Question

6．用金属铁制备自来水的新型消毒、净水剂K₂FeO₄的流程如下：

请回答下列问题：
（1）实验室中进行此操作I时，用到的玻璃仪器除玻璃棒、烧杯外，还需漏斗，请说出该仪器的另外一种用途向酒精灯添加酒精．
（2）反应③中沉淀D与H₂O₂发生化合反应，反应的化学方程式为2Fe（OH）₂+H₂O₂=2Fe（OH）₃．
（3）反应④一般控制在低温30℃左右进行，这与K₂FeO₄的物理性质有关，猜测K₂FeO₄的物理性质是溶解度随温度升高而增大．反应④一般要加入固体KOH至溶液饱和以便得到更多的K₂FeO₄晶体，你认为对此合理的解释是提供更多K⁺．
（4）下列是K₂FeO₄制备，净水过程发生的反应，净水后的水溶液能使酚酞变红，已知在反应中元素的化合价升高的物质发生氧化反应，元素化合价降低的物质发生还原反应．
①制备K₂FeO₄的反应如下，对于该反应，下列说法不正确的是C
2Fe（OH）₃+3Cl₂+10KOH=0～30℃=2K₂FeO₄+6KCl+8H₂O
A．Cl₂发生还原反应                      B．该反应不属于四大基本反应类型
C．反应前后溶液的pH值不会发生变化     D．K₂FeO₄中Fe元素化合价为+6价
②请完成该反应：4K₂FeO₄+10H₂O═4Fe（OH）_{3（胶体）}+8KOH+3O₂
③K₂FeO₄净水剂除了杀菌消毒、吸附悬浮杂质外，还有一个用途是除去水中的氨气、硫化氢等气体，这种作用与活性炭（填一种物质名称）作用相似．

Answer 1

分析 （1）根据分离混合物的具体方法来确定需要的仪器；
（2）根据反应原理以及化学方程式的写法来分析；
（3）根据溶解度受温度的影响以及使反应充分的方法来分析；
（4）①A．根据物质中元素的化合价变化情况来分析；B．根据反应过程来分析；C．根据溶液的酸碱性来分析；D．根据化合物中元素化合价的计算方法来分析；
②根据质量守恒定律来分析；
③根据活性炭具有吸附作用来分析．

解答 解：（1）操作I是分离固体与液体的操作，是过滤，需要用到的玻璃仪器是漏斗、玻璃棒和烧杯，漏斗可用于过滤或向酒精灯内添加酒精等；故填：漏斗；向酒精灯添加酒精（答案合理即可）；
（2）铁粉与硫酸铜溶液反应生成了硫酸亚铁溶液，加入氢氧化钾后生成了氢氧化亚铁，氢氧华亚铁与过氧化氢发生化合反应生成氢氧化铁；故填：2Fe（OH）₂+H₂O₂=2Fe（OH）₃；
（3）K₂FeO₄的溶解度随着温度的升高而增大，为了减少K₂FeO₄的溶解，所以④一般控制在低温30℃左右进行，增大反应物的浓度会使化学反应进行的更充分，生成更多的产物；反应④一般要加入固体KOH至溶液饱和是为了提供更多的钾离子，以便得到更多的K₂FeO₄晶体，故填：溶解度随温度升高而增大；提供更多K⁺
（4）①A．在化学反应中，由Cl₂转化为KCl，氯元素的化合价降低了，发生了还原反应，故正确；
B．由化学方程式可知，该反应的反应物与生成物均为三种，不属于任意一种基本反应类型，故正确；
C．反应前的溶液中有KOH，显碱性，而生成物的溶液呈中性，溶液的pH减小了，故错误；
D．设化合物K₂FeO₄中铁元素的化合价为x，依据化合物中各元素化合价代数和为0，有（+1×2）+x+（-2×4）=0，解得x=+6，故正确．
故填：C；
②化学反应前后，原子的种类和数目均不改变，由4K₂FeO₄+10H₂O═4Fe（OH）₃（胶体）++3O₂可知：
反应前钾原子是8个，反应后也应该有钾原子是8个；
反应前铁原子是4个，反应后是4个；
反应前氧原子是26个，反应后应该是26个；
反应前氢原子是20个，反应后应该是20个；
由分析可知，还缺少8K、8H、8O．因此空格处填写8KOH；
故填：8KOH；
 ③活性炭具有吸附作用，能吸附水中的色素和异味，K₂FeO₄净水剂除了杀菌消毒、吸附悬浮杂质外，还有一个用途是除去水中的氨气、硫化氢等气体，这种作用与活性炭类似；故填：活性炭．

点评 本题给出了制取物质的反应流程图，对于这类题目，需要搞清楚每一步反应物、生成物，清楚工艺流程原理．再结合有关的知识分析解答有关的问题．