Question

12．高铁酸钾是一种高效的多功能的水处理剂．工业上常采用NaClO氧化法生产，原理为：3NaClO+2Fe（NO₃）₃+10NaOH$→_{170℃}^{浓H_{2}SO_{4}}$2Na₂FeO₄↓+3NaCl+6NaNO₃+5H₂O
Na₂FeO₄+2KOH=K₂FeO₄+2NaOH主要的生产流程如下：

（1）写出反应①的离子方程式Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O．
（2）流程图中“转化”是在某低温下进行的，说明此温度下K_sp（K₂FeO₄）＜K_sp（Na₂FeO₄）（填“＞”或“＜”或“=”）．

（3）反应的温度、原料的浓度和配比对高铁酸钾的产率都有影响．
图1为不同的温度下，Fe（NO₃）₃不同质量浓度对K₂FeO₄生成率的影响；
图2为一定温度下，Fe（NO₃）₃质量浓度最佳时，NaClO浓度对K₂FeO₄生成率的影响．
①工业生产中最佳温度为26℃，此时Fe（NO₃）₃与NaClO两种溶液最佳质量浓度之比为1.2．
②若NaClO加入过量，氧化过程中会生成Fe（OH）₃，写出该反应的离子方程式：3ClO^-+Fe³⁺+3H₂O=Fe（OH）₃↓+3HClO．
③若Fe（NO₃）₃加入过量，在碱性介质中K₂FeO₄与Fe³⁺发生氧化还原反应生成K₃FeO₄，此反应的离子方程式：2FeO₄^2-+Fe³⁺+8OH^-=3FeO₄^3-+4H₂O．
（4）K₂FeO₄ 在水溶液中易水解：4FeO₄^2-+10H₂O?4Fe（OH）₃+8OH^-+3O₂↑．在“提纯”K₂FeO₄中采用重结晶、洗涤、低温烘干的方法，则洗涤剂最好选用B溶液（填序号）．
A．H₂O   B．CH₃COONa、异丙醇   C．NH₄Cl、异丙醇   D．Fe（NO₃）₃、异丙醇．

Answer 1

分析 （1）氯气是酸性气体，能和烧碱溶液反应生成NaCl和NaClO；
（2）从难溶电解质的沉淀转化的角度分析；
（3）①寻找最佳温度要具备的条件：该温度下反应速率快，生成高铁酸钾的产率较大两方面；
②从盐类的水解角度分析；
③根据反应物和生成物书写反应的离子方程式；
（4）选择的洗涤剂应能抑制K₂FeO₄的水解，并注意减少K₂FeO₄的溶解．

解答 解：（1）氯气是酸性气体，能和烧碱溶液反应，反应实质为：Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O，故答案为：Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O；
（2）根据反应Na₂FeO₄+2KOH=K₂FeO₄+2NaOH可知，反应生成溶解度更小的物质，说明此温度下K_sp（K₂FeO₄）＜K_sp（Na₂FeO₄），故答案为：＜；
（3）①寻找最佳温度要具备的条件：该温度下反应速率快，生成高铁酸钾的产率较大两方面，所以工业生产中最佳温度为26℃，因为在该温度下生成高铁酸钾的产率最大，此时Fe（NO₃）₃与NaClO两种溶液最佳质量浓度之比为$\frac{330}{275}$=1.2，故答案为：26；1.2；
②若NaClO加入过量，氧化过程中会生成Fe（OH）₃，原因是NaClO水解呈碱性，Fe（NO₃）₃水解呈酸性，二者发生互促水解，反应的离子方程式为3ClO^-+Fe³⁺+3H₂O=Fe（OH）₃↓+3HClO，
故答案为：3ClO^-+Fe³⁺+3H₂O=Fe（OH）₃↓+3HClO；
③碱性介质中K₂FeO₄与Fe³⁺发生氧化还原反应生成K₃FeO₄，反应的离子方程式为2FeO₄^2-+Fe³⁺+8OH^-=3FeO₄^3-+4H₂O，故答案为：2FeO₄^2-+Fe³⁺+8OH^-=3FeO₄^3-+4H₂O；
（4）为抑制K₂FeO₄的水解，应在碱性条件下洗涤，可用CH₃COONa，为防止K₂FeO₄的溶解，可用异丙醇洗涤，故答案为：B．

点评 本题考查物质的制备方案的设计，为高频考点，解答本题时注意把握题给信息，注重知识迁移能力的培养，侧重分析与实验能力的考查，题目难度中等．