Question

11．氯化铁和高铁酸钾都是常见的水处理剂．如图为制备氯化铁及进一步氧化制备高铁酸钾的工艺流程．

请回答下列问题：
（1）请用离子方程式表示下列反应原理．
①用惰性电极电解饱和食盐水2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-．
②氯化铁做净水剂Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃（胶体）+3H⁺．
（2）吸收剂X的化学式为FeCl₂；氧化剂Y的化学式为NaClO．
（3）碱性条件下反应①的离子方程式为3ClO^-+2Fe³⁺+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．
（4）已知25°C时Fe（OH）₃的K_sp=4.0×10^-38，反应①后的溶液中c（Fe³⁺）=4.0×10^-5mol/L，为获得较纯净的Na₂FeO₄则需调整pH至少为3时会生成Fe（OH）₃沉淀．
过程②将混合溶液搅拌半小时，静置，抽滤获得粗产品．该反应的化学方程式为2KOH+NaFeO₄=K₂FeO₄+2NaOH，请根据复分解反应原理分析反应发生的原因K₂FeO₄溶解度小，析出晶体，促进反应进行．
（5）K₂FeO₄在水溶液中易发生反应：4FeO₄^2-+10H₂O=4Fe（OH）₃+8OH^-+3O₃↑．在提纯K₂FeO₄时采用重结晶、洗涤、低温烘干的方法，则洗涤剂最好选用B（填序号）．
A．H₂O
B．稀KOH溶液、异丙醇
C．NH₄Cl溶液、异丙醇
D．Fe（NO₃）₃溶液、异丙醇．

Answer 1

分析 氯气与铁反应生成三氯化铁，冷却得到三氯化铁固体，尾气中含有氯气，用氯化亚铁溶液吸收得到氯化铁溶液，把氯化铁固体溶于吸收液得到浓氯化铁溶液，氯气与氢氧化钠溶液反应生成次氯酸钠溶液，次氯酸钠具有强氧化性，与氯化铁溶液反应生成Na₂FeO₄，然后向该溶液中加饱和的KOH溶液，析出固体K₂FeO₄．
（1）①用惰性电极电解饱和食盐水时，阳极上氯离子放电，阴极上氢离子放电；②氯化铁做净水剂是因为Fe³⁺水为Fe（OH）₃胶体的缘故；
（2）吸收剂X的与Cl₂反应的产物是FeCl₃，X是FeCl₂；Cl₂与氢氧化钠反应生成NaClO和NaCl，其中NaClO能做氧化剂；
（3）碱性条件下根据反应物和产物及元素守恒和电荷守恒可写出反应①的离子方程式；
（4）依据溶度积常数和铁离子浓度计算氢氧根离子浓度，结合离子积常数计算氢离子浓度得到铁离子沉淀的PH；过程②将混合溶液搅拌半小时，静置，抽滤获得粗产品．该反应的化学方程式为2KOH+Na₂FeO₄ =K₂FeO₄+2NaOH，K₂FeO₄溶解度小，析出晶体，促进反应进行；
（5）洗涤剂的选择要求：要对K₂FeO₄水解能起到抑制作用的试剂．

解答 解：（1）①用惰性电极电解饱和食盐水时，阳极上氯离子放电，阴极上氢离子放电，同时溶液中还生成氢氧化钠，所以电池反应式为2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，离子反应方程式为：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-，
故答案为：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-；
②氯化铁做净水剂是因为Fe³⁺水为Fe（OH）₃胶体的缘故，原理为Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃（胶体）+3H⁺，
故答案为：Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃（胶体）+3H⁺；
（2）吸收剂X的与Cl₂反应的产物是FeCl₃，X是FeCl₂；Cl₂与氢氧化钠反应生成NaClO和NaCl，其中NaClO能做氧化剂，所以Y为NaClO，
故答案为：FeCl₂；NaClO；
（3）碱性条件下根据反应物和产物可知，反应①的离子方程式为3ClO^-+2Fe³⁺+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
故答案为：3ClO^-+2Fe³⁺+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
（4）25℃时Fe（OH）₃的Ksp=4.0×10^-38，反应Ⅱ后的溶液中c（Fe³⁺）=4.0×10^-5mol/L，Ksp=c（Fe³⁺）×c³（OH^-），c³（OH^-）=$\frac{4.0×1{0}^{-38}}{4.0×1{0}^{-5}}$=10^-33；c（OH^-）=10^-11mol/L
c（H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-11}}$=10^-3mol/L，铁离子沉淀的溶液PH=3；过程②将混合溶液搅拌半小时，静置，抽滤获得粗产品．该反应的化学方程式为2KOH+Na₂FeO₄ =K₂FeO₄+2NaOH，K₂FeO₄的溶解度比Na₂FeO₄小而溶液中K⁺、FeO₄^2-的浓度比较大；K₂FeO₄在水溶液中易发生反应：4FeO₄^2-+10H₂O═4Fe（OH）₃+8OH^-+3O₂↑，
故答案为：3；K₂FeO₄溶解度小，析出晶体，促进反应进行；
（5）洗涤剂的选择要求：要对K₂FeO₄水解能起到抑制作用的试剂，在选项中，A能让K₂FeO₄水解，B中稀KOH溶液显碱性，对K₂FeO₄水解能起到抑制作用，C和D中的铵根和三价铁离子易水解，且水解后显酸性，对K₂FeO₄水解能起到促进作用，故选B，
故答案为：B．

点评 本题考查了物质的制备流程的理解应用、盐类水解原理、物质性质的分析应用、沉淀溶解平衡计算等，题目涉及的知识点较多，侧重于考查学生的实验能力和对基础知识的综合应用能力，熟练掌握基础是关键，题目难度中等．