Question

【题目】实验小组制备高铁酸钾（K2FeO4）并探究其性质。

资料：K2FeO4为紫色固体，微溶于KOH溶液；在酸性或中性溶液中快速产生O2，在碱性溶液中较稳定。

（1）K2FeO4作为高效、多功能水处理剂的原因是______________________________。

（2）制备K2FeO4（夹持装置略）

①A为氯气发生装置。A中反应方程式是_____________________________。

②该装置有明显不合理设计，如何改进？____________________________。

③改进后，B中得到紫色固体和溶液。B中Cl2发生的反应有3Cl2+2Fe(OH)3+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H2O，另外还有____________________________。

（3）探究K2FeO4的性质（改进后的实验）

①取B中紫色溶液，加入稀硫酸，产生黄绿色气体，得溶液a，经检验气体中含有Cl2。为证明是否K2FeO4氧化了Cl－而产生Cl2，设计以下方案：

方案Ⅰ	取少量a，滴加KSCN溶液至过量，溶液呈红色。
方案Ⅱ	用KOH溶液充分洗涤B中所得固体，再用KOH溶液将K2FeO4溶出，得到紫色溶液b。取少量b，滴加盐酸，有Cl2产生。

a．由方案Ⅰ中溶液变红可知a中含有______离子，但该离子的产生不能判断一定是K2FeO4将Cl－氧化，还可能由_________________________产生（用方程式表示）。

b．方案Ⅱ可证明K2FeO4氧化了Cl－。用KOH溶液洗涤的目的是______________。

②根据K2FeO4的制备实验和方案Ⅱ实验表明Cl2和的氧化性强弱关系相反，原因是_____________。

Answer 1

【答案】K2FeO4具有强氧化性，能够消毒杀菌；同时FeO42被还原成Fe3+，Fe3+水解形成Fe（OH）3胶体，能够吸附水中悬浮杂质 2KMnO4+16HCl(浓)=2MnCl2+2KCl +5Cl2↑+8H2O 应该增加盛装饱和食盐水的洗气瓶，吸收蒸发出来的HCl气体 Cl2+2OH=Cl+ClO+H2O Fe3+ 4FeO42+20 H+=4Fe3++3O2↑+10H2O 排除ClO的干扰 溶液的酸碱性不同

【解析】

(1)K2FeO4为紫色固体，微溶于KOH溶液；在酸性或中性溶液中快速产生O2，说明K2FeO4具有强氧化性，而FeO42被还原成Fe3+，Fe3+水解形成Fe（OH）3胶体，能够吸附水中悬浮杂质，所以可以用来净水；

(2)本实验采用氯气与氢氧化铁在碱性条件下制备K2FeO4，而采用浓盐酸与高锰酸钾溶液反应制备的氯气中混有氯化氢杂质，应先除去；

(3)通过Cl2、Fe(OH)3与KOH之间的反应制备K2FeO4，溶液中可能存在副反应Cl2+2OH=Cl+ClO+H2O，因此制备出的K2FeO4中可能混有次氯酸钾和氯化钾等杂质。

方案I，取少量a，滴加KSCN溶液至过量，溶液呈红色说明溶液中存在Fe3+，但Fe3+不一定是与K2FeO4将Cl－氧化，根据题干已知K2FeO4在酸性或中性溶液中快速产生O2，同时产生Fe3+，氯气是由酸性条件下次氯酸根与氯离子发生归中反应生成的。

方案II可以证明K2FeO4将Cl－氧化，方案II中采氢氧化钾溶液洗涤高铁酸钾，使K2FeO4稳定析出，并除去ClO，防止酸性条件下ClO与Cl发生反应产生Cl2，干扰实验。

(1)K2FeO4在酸性或中性溶液中快速产生O2，说明K2FeO4具有强氧化性，能够杀菌消毒，而FeO42被还原成Fe3+，Fe3+水解形成Fe（OH）3胶体，能够吸附水中悬浮杂质，所以可以用来净水；

(2)①A中用浓盐酸和高锰酸钾反应制备氯气，化学方程式为：2KMnO4+16HCl(浓)=2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+8H2O；

②氯气中的主要杂质为浓盐酸挥发出的氯化氢气体，制备K2FeO4需在强碱条件下进行，应用饱和氯化钠溶液除去氯化氢气体。

③C中主要是Cl2、Fe(OH)3与KOH之间的反应制备K2FeO4，除了已知反应，还有Cl2与KOH的歧化反应：Cl2+2OH=Cl+ClO+H2O；

(3)①a.溶液中加入KSCN呈红色证明其中含有Fe3+，酸性条件下K2FeO4不稳定，因此生成Fe3+的反应还有：4FeO42+20H+=4Fe3++3O2↑+10H2O；

b.用氢氧化钾溶液洗涤的目的是洗去固体表面附着的氧化性离子ClO，以免对FeO42氧化Cl产生干扰，并在洗涤时保证K2FeO4的稳定性，避免FeO42在酸性或中性溶液中快速产生O2。

②实验中在碱性条件下Cl2制备FeO42，可以得出氧化性为Cl2＞FeO42，而方案Ⅱ则得出相反的结论，主要是因为在酸性环境中氧化性FeO42＞Cl2。