Question

1．高铁酸钾（K₂FeO₄）是一种集氧化、吸附、絮凝于一体的新型多功能水处理剂．其生产工艺如下：

已知：①2KOH+Cl₂→KCl+KClO+H₂O（条件：温度较低）
②6KOH+3Cl₂→5KCl+KClO₃+3H₂O（条件：温度较高）
③2Fe（NO₃）₃+2KClO+10KOH→2K₂FeO₄+6KNO₃+3KCl+5H₂O
回答下列问题：
（1）该生产工艺应在温度较低（填“温度较高”或“温度较低”）情况下进行；
（2）写出工业上制取Cl₂的化学方程式2NaCl+2H₂O $\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑；
（3）已知：4FeO₄^2-+10H₂O?4Fe（OH）₃+8OH^-+3O₂．K₂FeO₄在处理水的过程中所起的作用有氧化剂和净水剂．
（4）在“反应液I”中加KOH固体的目的是AC：
A．与“反应液I”中过量的Cl₂继续反应，生成更多的KClO
B．KOH固体溶解时会放出较多的热量，有利于提高反应速率
C．为下一步反应提供反应物
D．使副产物KClO₃转化为 KClO
（5）从“反应液Ⅱ”中分离出K₂FeO₄后，会有副产品KNO₃、KCl（写化学式），它们都是重要的化工产品，具体说出其中一种物质的用途KNO₃是一种复合化肥，可用于化肥，炸药制备等．
（6）将适量K₂FeO₄溶解于pH=4.74的溶液中，配制成c（FeO₄^2-）=1.0mmol•L^-1的试样，将试样分别置于20℃、30℃、40℃和60℃的恒温水浴中，测定c（FeO₄^2-）的变化，结果见图Ⅰ．该实验的目的是探究温度对FeO₄^2-浓度的影响；发生反应的△H＞0（填“＞”、“＜”或“=”）．
（7）FeO₄^2-在水溶液中的存在形态如图Ⅱ所示．下列说法正确的是C（填字母）．
A．不论溶液酸碱性如何变化，铁元素都有4种存在形态
B．向pH=10的这种溶液中加硫酸至pH=2，HFeO₄^-的分布分数逐渐增大
C．向pH=6的这种溶液中加KOH溶液，发生反应的离子方程式为：HFeO₄^-+OH^-═FeO₄^2-+H₂O

Answer 1

分析 已知：①2KOH+Cl₂→KCl+KClO+H₂O（条件：温度较低）
②6KOH+3Cl₂→5KCl+KClO₃+3H₂O（条件：温度较高）
③2Fe（NO₃）₃+2KClO+10KOH→2K₂FeO₄+6KNO₃+3KCl+5H₂O
流程分析可知足量氯气通入氢氧化钾溶液生成氯化钾、次氯酸钾和水，加入氢氧化钾与“反应液I”中过量的Cl₂继续反应，生成更多的KClO
，为下一步反应提供反应物，除去氯化钾，在碱性KClO溶液中加入90%硝酸铁，反应的反应液Ⅱ，纯化过滤得到湿产品洗涤干燥得到高铁酸钾；
（1）由工艺流程及③可知，利用Fe（NO₃）₃与KClO制备K₂FeO₄，由信息②可知温度较高KOH与Cl₂ 反应生成的是KClO₃；
（2）工业是利用电解饱和食盐水制取氯气；
（3）K₂FeO₄中铁元素化合价为+6价，高铁酸钾（K₂FeO₄）具有极强的氧化性，是一种优良的水处理剂，起到杀菌消毒作用，形成胶体具有吸附悬浮杂质的作用；
（4）由工艺流程可知，反应液I中有过量的Cl₂反应，生成更多的KClO；
（5）由工艺流程及③可知，从“反应液II”中分离出K₂FeO₄后，会有副产品KNO₃、KCl．KNO₃可用于化肥，炸药等；
（6）由图1数据可知，将试样分别置于不同温度的恒温水浴中，来测定c（FeO₄^2-）的变化，显然是确定温度对FeO₄^2-浓度的影响情况；温度越高，相同时间内FeO₄^2-浓度变化越快，高铁酸钾溶液平衡时FeO₄^2-浓度越小；温度越高FeO₄^2-浓度越小，正向反应是吸热反应；
（7）根据图象的内容来分析图象所描述的意义．

解答 解：（1）由工艺流程及③可知，利用Fe（NO₃）₃与KClO制备K₂FeO₄，由信息②可知温度较高KOH与Cl₂ 反应生成的是KClO₃．由信息①可知，在低温下KOH与Cl₂ 反应生成的是KClO．故选择低温较低，
故答案为：温度较低；
（2）工业是利用电解饱和食盐水制取氯气．反应方程式为：2NaCl+2H₂O $\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，
故答案为：2NaCl+2H₂O $\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑；
（3）K₂FeO₄中铁元素化合价为+6价，价态高，易得电子，表现强氧化性，生成的铁离子水解生成的氢氧化铁胶体能吸附悬浮杂质的作用，可以起到净水作用，
故答案为：氧化剂和净水剂；
（4）由工艺流程可知，反应液I中有过量的Cl₂反应，加KOH固体的目的是与过量的Cl₂继续反应，生成更多的KClO．
A、与过量的Cl₂继续反应，生成更多的KClO，故A正确；
B、由信息②可知温度较高KOH与Cl₂ 反应生成的是KClO₃，不利用KClO生成、浪费原料，故B错误；
C、由工艺流程及③可知，利用Fe（NO₃）₃与KClO制备K₂FeO₄，故C正确；
D、由信息可知，该条件下KClO₃ 不能转化为KClO，故D错误．
故选：AC；
（5）由工艺流程及③可知，从“反应液II”中分离出K₂FeO₄后，会有副产品KNO₃、KCl．KNO₃可用于化肥，炸药等，
故答案为：KNO₃、KCl；KNO₃是一种复合化肥，KNO₃可用于化肥，炸药等；
（6）由图1数据可知，温度越高，相同时间内FeO₄^2-浓度变化越快，高铁酸钾溶液平衡时FeO₄^2-浓度越小，温度越高FeO₄^2-浓度越小，正向反应是吸热反应，故答案为：探究温度对FeO₄^2-浓度的影响；＞；
（7）A、不同PH值时，溶液中铁元素的存在形态及种数不相同，比如在PH值等于6时，就只有两种形态，故A错误；
B、向pH=10的这种溶液中加硫酸至pH=2，HFeO₄^-的分布分数先增大随后又减小，故B错误；
C、pH=6的这种溶液中，铁元素的存在形态有HFeO₄^-和FeO₄^2-，加KOH溶液，只有HFeO₄^-能反应，发生反应的离子方程式为：HFeO₄^-+OH^-=FeO₄^2-+H₂O，故C正确；
故答案为：C．

点评 本题考查学生阅读题目获取信息的能力、对工艺流程的理解与条件的控制、对物质的量浓度理解等，难度中等，需要学生具有扎实的基础知识与灵活运用知识解决问题的能力，注意基础知识的掌握．