Question

1．高铁酸盐在能源、环保等方面有着广泛的用途．湿法、干法制备高铁酸盐的原理如下表所示．
（1）工业上用湿法制备高铁酸钾（K₂FeO₄）的流程如图所示：

①洗涤粗品时选用异丙醇而不用水的理由是：减少高铁酸钾的溶解损失．
②反应I的化学方程式为2NaOH+Cl₂=NaCl+NaClO+H₂O．
③反应Ⅱ的离子方程式为3ClO^-+10OH^-+2Fe³⁺=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．
④已知25℃时Fe（OH）₃的Ksp=4.0×10^-38，反应II后的溶液中c（Fe³⁺）=4.0×10^-5 mol/L，则需要调整pH=3时，开始生成Fe（OH）₃（不考虑溶液体积的变化）．
（2）由流程图可见，湿法制备高铁酸钾时，需先制得高铁酸钠，然后再向高铁酸钠中加入饱和KOH溶液，即可析出高铁酸钾．
①加入饱和KOH溶液的目的是：增大K⁺浓度，促进K₂FeO₄晶体析出．
②由以上信息可知：高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠小（填“大”或“小”）．
（3）干法制备K₂FeO₄的反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为3：1．

Answer 1

分析 由制备流程可知，反应I发生2NaOH+Cl₂=NaCl+NaClO+H₂O，反应II发生2Fe（NO₃）₃+10NaOH+3NaClO=2Na₂FeO₄+6NaNO₃+3NaCl+5H₂O，分离除盐后，将Na₂FeO₄在KOH溶液中溶解，过滤除去杂质NaCl，且加入饱和KOH溶液后，将Na₂FeO₄转化为溶解度更小的K₂FeO₄，反应方程式为Na₂FeO₄+2KOH=K₂FeO₄+2NaOH，冷却结晶，过滤，高铁酸钾易溶于水，难溶于异丙醇，用异丙醇代替水洗涤产品可以减少高铁酸钾的损耗，同时洗去高铁酸钾晶体表面的KOH和其他杂质，得到纯产品高铁酸钾，以此来解答．

解答 解：（1）①洗涤粗品时选用异丙醇而不用水的理由是减少高铁酸钾的溶解损失，故答案为：减少高铁酸钾的溶解损失；
②反应I中氯气与NaOH反应，其化学方程式为2NaOH+Cl₂=NaCl+NaClO+H₂O，故答案为：2NaOH+Cl₂=NaCl+NaClO+H₂O；
③反应II为2Fe（NO₃）₃+10NaOH+3NaClO=2Na₂FeO₄+6NaNO₃+3NaCl+5H₂O，离子反应为3ClO^-+10OH^-+2Fe³⁺=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，
故答案为：3ClO^-+10OH^-+2Fe³⁺=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
④25℃时Fe（OH）₃的Ksp=4.0×10^-38，反应II后的溶液中c（Fe³⁺）=4.0×10^-5 mol/L，生成沉淀时c（OH^-）=$\root{3}{\frac{4.0×1{0}^{-38}}{4.0×1{0}^{-5}}}$=10^-11mol/L，由Kw可知c（H⁺）=10^-3mol/L，即需要调整pH=3，故答案为：3；
（2）①加入饱和KOH溶液的目的是增大K⁺浓度，促进K₂FeO₄晶体析出，故答案为：增大K⁺浓度，促进K₂FeO₄晶体析出；
②由以上信息可知：发生Na₂FeO₄+2KOH=K₂FeO₄+2NaOH，析出K₂FeO₄，则高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠小，故答案为：小；
（3）发生Fe₂O₃+3KNO₃+4KOH═2K₂FeO₄+3KNO₂+2H₂O，N元素的化合价降低，Fe元素的化合价升高，则KNO₃为氧化剂，Fe₂O₃为还原剂，由反应可知氧化剂与还原剂的物质的量之比为3：1，
故答案为：3：1．

点评 本题考查物质的制备实验，为高频考点，把握制备流程中的反应、混合物分离提纯为解答的关键，侧重分析与应用能力的考查，注意氧化还原反应、Ksp的计算，题目难度不大．