Question

6．离铁酸钾（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：

回答下列问题：
（1）反应①应在温度较低时进行，这是由于Cl₂与KOH溶液在温度较高时反应生成KClO₃，写出加热时该反应的化学方程式6KOH+3Cl₂$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$KClO₃+5KCl+3H₂O．
（2）在溶液I中加入KOH固体的目的是A、C（填字母）．
A．与溶液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．为下一步反应提供碱性的环境
D．使KClO₃转化为 KClO
（3）从溶液II中分离出K₂FeO₄后，同时得到副产品KCl、KNO₃（写化学式）；判断K₂FeO₄晶体已经洗涤干净的方法是用试管取少量最后一次的洗涤液，加入硝酸银溶液，无白色沉淀则已被洗净
（4）高铁酸钾（K₂FeO₄）作为水处理剂的一个优点是能与水反应生成胶体吸附杂质，请写出该反应的离子方程式：4FeO₄^2-+10H₂O═4Fe（OH）₃（胶体）+3O₂↑+8OH^-
（5）若消耗90%的硝酸铁溶液268.9g，则理论上可制得K₂FeO₄晶体198.0g．

Answer 1

分析 （1）根据题目信息、氧化还原反应中化合价发生变化确定产物以及电子得失守恒和质量守恒来配平；
（2）根据生产工艺流程图，反应①中氯气过量，在温度较高时KOH 与Cl₂ 反应生成的是KClO₃需要碱性条件，氧化还原反应中化合价有升有降；
（3）根据生产工艺流程图，利用元素守恒可知，硝酸铁与次氯酸钾在碱性条件下反应得溶液II中含有高铁酸钾、硝酸钾和氯化钾，检验最后一次的洗涤中无Cl^-即可；
（4）根据题目信息、氧化还原反应中化合价发生变化可知，高铁酸钾与水反应生成氢氧化铁胶体，利用元素守恒和电子得失守恒确定产物并书写离子方程式；
（5）根据铁元素守恒可计算制得K₂FeO₄晶体的质量．

解答 解：（1）据题目信息、氧化还原反应中化合价发生变化确定产物有：KClO₃、KCl、H₂O，根据电子得失守恒和质量守恒来配平，可得6KOH+3Cl₂$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$KClO₃+5KCl+3H₂O，
故答案为：6KOH+3Cl₂$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$KClO₃+5KCl+3H₂O；
（2）A、根据生产工艺流程图，第①步氯气过量，加入KOH固体后会继续反应生成KClO，故A正确；
B、因温度较高时KOH 与Cl₂ 反应生成的是KClO₃，而不是KClO，故B错误；
C、第③步需要碱性条件，所以碱要过量，故C正确；
D、KClO₃转化为 KClO，化合价只降不升，故D错误；
故选：A、C；
（3）根据生产工艺流程图，利用元素守恒可知，硝酸铁与次氯酸钾在碱性条件下反应得溶液II中含有高铁酸钾、硝酸钾和氯化钾，所以从溶液II中分离出K₂FeO₄后，同时得到副产品有KCl、KNO₃，因只要检验最后一次的洗涤中无Cl^-，即可证明K₂FeO₄晶体已经洗涤干净，所以操作为用试管取少量最后一次的洗涤液，加入硝酸银溶液，无白色沉淀则已被洗净，
故答案为：KCl、KNO₃；用试管取少量最后一次的洗涤液，加入硝酸银溶液，无白色沉淀则已被洗净；
（4）根据题目信息、氧化还原反应中化合价发生变化可知，高铁酸钾与水反应生成氢氧化铁胶体，利用元素守恒和电子得失守恒可写出离子方程式为4FeO₄^2-+10H₂O═4Fe（OH）₃（胶体）+3O₂↑+8OH^-，
故答案为：4FeO₄^2-+10H₂O═4Fe（OH）₃（胶体）+3O₂↑+8OH^-；
（5）90%的硝酸铁溶液268.9g中，n（Fe）=$\frac{268.9×90%}{56+3×62}$mol=1.0mol，根据铁元素守恒，n（K₂FeO₄）=1.0mol，则K₂FeO₄晶体的质量为1.0×（39×2+56+16×4）g=198.0g，
故答案为：198.0g．

点评 本题结合高铁酸钾（K₂FeO₄）的制备主要考查了氧化还原反应的知识、离子的检验等，培养了学生运用知识的能力，题目难度中等．