高铁酸钾是一种高效的多功能水处理剂.具有氧化.吸附.絮凝.助凝.杀菌.除臭等作用.高铁酸钾的开发和利用正日益显示出其广阔的应用前景．其制备流程如图1:试回答下列问题(1)反应器中.NaOH.NaClO.Fe(NO3)3发生反应生成Na2FeO4.完成并配平下列离子反应方程式:□Fe3++□ClO─+□OH─═□FeO42─+□Cl� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

6．高铁酸钾是一种高效的多功能水处理剂，具有氧化、吸附、絮凝、助凝、杀菌、除臭等作用，高铁酸钾的开发和利用正日益显示出其广阔的应用前景．其制备流程如图1：

试回答下列问题
（1）反应器中，NaOH、NaClO、Fe（NO₃）₃发生反应生成Na₂FeO₄，完成并配平下列离子反应方程式：
□Fe³⁺+□ClO^─+□OH^─═□FeO₄^2─+□Cl^─+□H₂O．
（2）次氯酸钠浓度对高铁酸钾产率有一定影响，当NaClO浓度为298g/L时，高铁酸钠的产率最高，此时NaClO的物质的量浓度为4mol/L．
（3）你认为操作①能够发生转化的原因是此条件下，高铁酸钾的溶解度小于高铁酸钠的溶解度，慢慢滴加的原因的是为了使反应充分．
（4）操作②如果温度过高会造成高铁酸钾的分解，高铁酸钾受热分解时生成金属氧化物和氧气，该反应的化学方程式为4K₂FeO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2K₂O+2Fe₂O₃+3O₂↑．
（5）可以用电化学法制取Na₂FeO₄，其装置如图2所示，则阳极的电极反应式为Fe+8OH^--6e^-═FeO₄^2-+4H₂O；阴极的电极反应式为2H⁺+2e^-=H₂↑（或2H₂O+2e^-=2OH^-+H₂↑）；电解一段时间后溶液OH^─的浓度会降低（填“升高”、“降低”或“不变”）．

分析由流程可知，氢氧化钠和NaClO的混合液中加入硝酸铁溶液发生反应生成Na₂FeO₄，为使其充分反应可用玻璃棒搅拌再加入NaOH溶液析出Na₂FeO₄，慢慢滴加KOH饱和溶液后，氢氧化钾和高铁酸钠发生复分解反应生成高铁酸钾和氢氧化钠，化学方程式为2KOH+Na₂FeO₄=K₂FeO₄+2NaOH，因高铁酸钾的溶解度小于高铁酸钠的溶解度，则析出K₂FeO₄，操作①为过滤，K₂FeO₄粗品重结晶后过滤、洗涤、干燥即可；
用电化学法制取Na₂FeO₄，由图可知Fe为阳极失去电子，石墨为阴极，结合总电解反应判断溶液OH^─的浓度变化，以此来解答．

解答解：（1）NaOH、NaClO、Fe（NO₃）₃发生反应生成Na₂FeO₄，Fe元素的化合价升高，Cl元素的化合价降低，由电子、电荷守恒及原子守恒可知离子反应为2Fe³⁺+3ClO^─+10OH^─═2FeO₄^2─+3Cl^─+5H₂O，故答案为：2Fe³⁺+3ClO^─+10OH^─═2FeO₄^2─+3Cl^─+5H₂O；
（2）NaClO浓度为298g/L时，则物质的量浓度为$\frac{298g/L}{74.5g/mol}$=4mol/L，故答案为：4mol/L；
（3）操作①能够发生转化的原因是此条件下，高铁酸钾的溶解度小于高铁酸钠的溶解度；慢慢滴加的原因的是为了使反应充分，
故答案为：此条件下，高铁酸钾的溶解度小于高铁酸钠的溶解度；为了使反应充分；
（4）高铁酸钾受热分解时生成金属氧化物和氧气，氧化物为氧化钾、氧化铁，由质量守恒定律可知反应为4K₂FeO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2K₂O+2Fe₂O₃+3O₂↑，
故答案为：4K₂FeO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2K₂O+2Fe₂O₃+3O₂↑；
（5）用电化学法制取Na₂FeO₄，由图可知Fe为阳极失去电子，则阳极反应为Fe+8OH^--6e^-═FeO₄^2-+4H₂O，石墨为阴极，阴极反应为2H⁺+2e^-=H₂↑（或2H₂O+2e^-=2OH^-+H₂↑），电解总反应为Fe+2H₂O+2OH^-$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$FeO₄^2-+3H₂↑，则该反应消耗氢氧根离子，电解一段时间后溶液OH^─的浓度会降低，
故答案为：Fe+8OH^--6e^-═FeO₄^2-+4H₂O；2H⁺+2e^-=H₂↑（或2H₂O+2e^-=2OH^-+H₂↑）；降低．

点评本题考查制备实验方案的设计，为高频考点，把握制备流程中的反应及混合物分离方法为解答的关键，注意氧化还原反应、电化学反应原理的应用，综合性较强，题目难度中等．

练习册系列答案

相关题目

6．下列指定反应的离子方程式正确的是（　　）

	A．	Na₂O与水反应：O^2-+H₂O═2OH^-
	B．	SO₂使氯水褪色：SO₂+Cl₂+2H₂O═4H⁺+SO₄^2-+2Cl^-
	C．	Na₂SiO₃溶液与盐酸反应：Na₂SiO₃+2H⁺═H₂SiO₃↓+2Na⁺
	D．	Ca（HCO₃）₂溶液与过量NaOH溶液反应：Ca²⁺+HCO₃^-+OH^-═CaCO₃↓+2H₂O

7．已知草酸是一种二元弱酸，草酸氢钠（NaHC₂O₄）溶液显酸性．
（1）常温下，向10mL 0.01mol•L^-1 H₂C₂O₄溶液中滴加10mL 0.01mol•L^-1NaOH溶液时，比较溶液中各种离子浓度的大小关系c（Na⁺）＞c（HC₂O₄^-）＞c（H⁺）＞c（C₂O₄^2-）＞c（OH^-）；
（2）称取6.0g含H₂C₂O₄•2H₂O、KHC₂O₄和K₂SO₄的试样，加水溶解配成250mL溶液，量取两份此溶液各25mL，分别置于两个锥形瓶中．第一份溶液中加入2滴酚酞试液，滴加0.25mol•L^-1 NaOH 溶液至20mL时，溶液由无色变为浅红色．第二份溶液滴加0.10mol•L^-1酸性KMnO₄溶液至16mL时反应完全．则原试样中H₂C₂O₄•2H₂O的质量分数为21%．

O₂

H₂O

K₂SO₄

CH₄

1．

Cu₂S是火法炼铜一种重要的原料，下面是由Cu₂S冶炼铜及制取CuSO₄•5H₂O的流程图：
Cu₂S$→_{△}^{O}$Cu$\stackrel{焙}{→}$Cu₂O$\stackrel{足量稀硫酸}{→}$A$\stackrel{操作1}{→}$B$\stackrel{蒸发结晶}{→}$胆矾
（1）Cu₂S中铜元素的化合价为+1，火法炼铜的反应原理是Cu₂S+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu+SO₂（用化学方程式表示）．
（2）Cu₂O，CuO加入足量稀硫酸得到的体系A中看到溶液呈蓝色，且有红色物质生成，请写出生成红色物质的离子方程式：Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O．
（3）若将A中单质反应，操作加入试剂最好是C．
A．加入适量的NaNO₃ B．适量的 HNO₃ C．适量的H₂O₂
（4）若B溶液的体积为0.2L，电解B溶液一段时间后溶液的pH值由2变为1（体积变化忽略不计），此时电解过程中转移电子数的物质的量是0.018mol．
（5）取5.0g胆矾样品逐渐升高温度使其分解，分解过程的热重曲线如下图所示：通过计算确定258℃时发生反应的化学方程式CuSO₄•H₂O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+H₂O，e点的化学式Cu₂O（计算过程略去）．

11．三氧化二镍（Ni₂O₃）是一种重要的电子元件材料和蓄电池材料．工业上利用含镍废料（镍、铁、钙、镁合金为主）制取草酸镍（NiC₂O₄•2H₂O），再高温煅烧草酸镍制取三氧化二镍．已知草酸的钙、镁、镍盐均难溶于水．根据下列工艺流程示意图回答问题．

（1）操作1为加酸溶解，过滤．
（2）生产过程中多次进行过滤，实验室进行过滤操作中需用到玻璃棒，下列实验操作中玻璃棒的作用完全相同的是BC（填选项字母）．
①配制0.1mol/L的H₂SO₄溶液 ②测定Na₂CO₃溶液的pH
③用KI淀粉试纸检验溶液中的氧化性离子 ④加热食盐溶液制备NaCl晶体
⑤配制20%的KNO₃溶液
A．①⑤B．②③C．④⑤D．①④
（3）加入H₂O₂发生的主要反应的离子方程式为2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O；
加入Na₂CO₃溶液调pH至4.0～4.5，其目的为促进Fe³⁺水解沉淀完全；加入NH₄F后除掉的杂质是Ca²⁺、Mg²⁺．
（4）草酸镍（NiC₂O₄•2H₂O）在热空气中干燥脱水后在高温下煅烧三小时，制得Ni₂O₃，同时获得混合气体．草酸镍受热分解的化学方程式为2NiC₂O₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Ni₂O₃+3CO↑+CO₂↑．
（5）工业上还可用电解法制取Ni₂O₃．用NaOH溶液调节NiCl₂溶液的pH至7.5，加入适量Na₂SO₄后采用惰性电极电解．电解过程中产生的Cl₂有80%在弱碱性条件下生成ClO^-，再把二价镍氧化为三价镍．ClO^-氧化Ni（OH）₂生成Ni₂O₃的离子方程式为ClO^-+2Ni（OH）₂═Cl^-+Ni₂O₃+2H₂O．

18．废旧铅蓄电池的回收利用是发展循环经济的必经之路．其阴、阳极填充物（铅膏，主要含PbO、PbO₂、PbSO₄）是废旧铅蓄电池的主要部分，回收时所得黄丹（PbO）、碳酸铅可用于合成三盐基硫酸铅（组成可表示为3PbO•PbSO₄•H₂O），其工艺流程如下：

（1）用碳酸盐作转化剂，将铅膏中的硫酸铅转化为碳酸铅，转化反应式如下：
PbSO₄（s）+CO₃^2-（aq）?PbCO₃（s）+SO₄^2-（aq）
①下列说法错误的是：B．
A．PbSO₄的K_sp比PbCO₃的K_sp大
B．该反应平衡时，c（CO₃^2-）=c（SO₄^2-）
C．该反应的平衡常数K=$\frac{{K}_{SP}（PbS{O}_{4}）}{{K}_{SP}（PbC{O}_{3}）}$
②室温时，向两份相同的PbSO₄样品中分别加入同体积、同浓度的Na₂CO₃和NaHCO₃溶液均可实现上述转化，在Na₂CO₃溶液中PbSO₄转化率较大，理由是相同浓度的Na₂CO₃和NaHCO₃溶液中，前者c（CO₃^2-）较大．
（2）滤液A能用来回收Na₂SO₄•10H₂O，提取该晶体的主要步骤有蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥；检验该晶体中阴离子的实验方法是取少量晶体溶于蒸馏水，然后用盐酸酸化，再滴BaCl₂溶液，若出现白色沉淀，即证明该晶体中含有SO₄^2-．
（3）物质X是一种可循环使用的物质，其溶质主要是HNO₃（填化学式），若X中残留的SO₄^2-过多，循环利用时可能出现的问题是浸出时部分铅离子生成PbSO₄随浸出渣排出，降低PbSO₄的产率．
（4）生成三盐基硫酸铅的离子方程式为4PbSO₄+6OH^-=3PbO•PbSO₄•H₂O+3SO₄^2-+2H₂O．
（5）向铅膏浆液中加入Na₂SO₃溶液的目的是将其中的PbO₂还原为PbO．若实验中所取铅膏的质量为47.8g，其中PbO₂的质量分数为15%，则要将PbO₂全部还原，至少需要加入60mL的0.5mol•L^-1Na₂SO₃溶液．

15．有关常温下pH均为3的醋酸和硫酸的说法正确的是（　　）

	A．	两种溶液中，由水电离出的氢离子浓度均为1×10^-11 mol•L^-1
	B．	分别加水稀释100倍后，两种溶液的pH仍相同
	C．	醋酸中的c（CH₃COO^-）和硫酸中的c（SO₄^2-）相等
	D．	分别加入足量锌片，两种溶液生成H₂的体积相同

16．对于下列化学问题的表述不正确的是（　　）

	A．	为了证明氢氧化钠是离子化合物，可在瓷坩埚中将氢氧化钠固体熔化后测其导电性
	B．	${\;}_{1}^{1}$H、${\;}_{1}^{2}$H、${\;}_{1}^{3}$H是三种不同核素，互称为同位素，都属于氢元素
	C．	X、Y两种元素的简单离子具有相同的电子层结构，则核电荷数大的元素离子半径小
	D．	¹⁸O中质子数与中子数不相等，但其和为18

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