Question

【题目】高铁酸钾(K2FeO4)是一种高效净水剂，同时也是高能电池正极的优良材料。已知：K2FeO4 易溶于水，其溶液呈紫色、微溶于浓KOH溶液，在0℃~5℃的强碱性溶液中较稳定。某小组同学拟用以下装置制备并探究高铁酸钾的性质。

I．K2FeO4的制备，装置如图所示(夹持装置略)：

（1）盛放二氧化锰的仪器名称是_______________。

（2）装置B中反应的化学方程式是_______________。

（3）实验时采用冰水浴的原因是___________________，有人提示，将上图装置中的分液漏斗改为如图所示的恒压分液漏斗，其目的是_________________。

（4）K2FeO4粗产品含有Fe(OH)3、KCl等杂质，一般用75％乙醇进行洗涤，其目的是__________。

II．K2FeO4性质的探究

查阅资料知，K2FeO4能将Mn2+氧化成，某实验小组设计如下实验进行验证：

关闭K，发现左烧杯溶液变黄色，右烧杯溶液变紫色。检验左侧烧杯溶液呈黄色的原因，需要的试剂是__________。写出石墨(2)上发生的电极反应式：_____________。

Answer 1

【答案】圆底烧瓶（或烧瓶） 3Cl2 + 2Fe(OH)3 + 10KOH = 2K2FeO4 + 6KCl + 8H2O K2FeO4在0℃~5℃环境中稳定，防止副反应发生 平衡压强，确保浓盐酸匀速滴下 减少产品损失，易于干燥 硫氰酸钾溶液（KSCN溶液） Mn2+ -5e- + 4H2O = MnO4- + 8H+

【解析】

I．根据实验装置图可知，A装置中用二氧化锰与浓盐酸加热制得氯气，B中氯气、氢氧化钾和氢氧化铁反应生成K2FeO4，氯气有毒不能直接排空，氯气能和NaOH溶液反应生成钠盐，所以用NaOH溶液除去尾气，据此分析解答；

II．关闭K，左烧杯溶液变黄色，右烧杯溶液变紫色，说明该装置构成原电池，左侧得电子生成铁离子，为正极，右侧失电子生成高锰酸根离子，为负极，据此分析解答。

(1)根据图示，盛放二氧化锰的仪器为圆底烧瓶，故答案为：圆底烧瓶；

(2)装置B中，氯气、氢氧化钾和氢氧化铁反应生成K2FeO4，反应的化学方程式是3Cl2+2Fe(OH)3+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H2O，故答案为：3Cl2+2Fe(OH)3+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H2O；

(3)根据题意信息，K2FeO4在0℃～5℃的强碱性溶液中较稳定，所以采用冰水浴，从而防止副反应发生；装置A中有气体生成，随着反应的进行，A中的压强增大，不利于浓盐酸的下滴，将装置中的分液漏斗改为恒压分液漏斗，可以平衡压强，确保浓盐酸匀速滴下，故答案为：K2FeO4在0℃～5℃的强碱性溶液中较稳定，防止副反应发生；平衡压强，确保浓盐酸匀速滴下；

(4)K2FeO4在乙醇中溶解度较小，且乙醇易挥发，所以用乙醇洗涤，可以减少产品损失，且易于干燥，故答案为：减少产品损失，易于干燥；

(5)关闭K，左烧杯溶液变黄色，右烧杯溶液变紫色，说明该装置构成原电池，左侧得电子生成铁离子，右侧失电子生成高锰酸根离子；铁离子和KSCN溶液反应生成络合物而使溶液呈血红色，所以需要KSCN溶液检验铁离子；FeO42-、Mn2+发生氧化还原反应生成铁离子、高锰酸根离子和水，反应方程式为5FeO42-+3Mn2++16H+=5Fe3++3MnO4-+8H2O，FeO42-得到电子发生还原反应，左侧为正极，则石墨(2)为负极，Mn2+失去电子发生氧化反应，电极反应式为Mn2+ -5e- + 4H2O = MnO4- + 8H+，故答案为：KSCN溶液；Mn2+ -5e- + 4H2O = MnO4- + 8H+。