Question

5．高铁酸钾（K₂FeO₄）是新型多功能水处理剂，碱性条件下性质稳定，其生产过程如图：

请回答下列问题：
（1）氯碱工业制Cl₂的化学反应方程式2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑；
（2）生成“反应液Ⅱ”的离子方程式是3ClO^-+2Fe³⁺+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
（3）使用碱性KClO的原因是KClO氧化性强于K₂FeO₄；
（4）从“反应液Ⅱ”中分离出K₂FeO₄后，副产品是KCl和KNO₃（填化学式），该混合物可用D方法分离提纯（填字母序号）；
A．过滤         B．分液          C．蒸馏           D．重结晶
（5）工业生产3.96t K₂FeO₄，理论上消耗Cl₂的物质的量为3.00×10⁴mol．

Answer 1

分析 足量Cl₂通入和KOH溶液中，温度低时发生反应Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O，向溶液I中加入KOH，使氯气完全反应，且将溶液转化为碱性溶液，只有碱性条件下次氯酸根离子才能和铁离子发生氧化还原反应生成高铁酸根离子，除去KCl得到碱性的KClO浓溶液，向碱性的KClO浓溶液中加入浓Fe（NO₃）₃溶液，发生反应2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，得到溶液II，纯化得到湿产品，将湿产品洗涤、干燥得到晶体K₂FeO₄，以此解答该题．

解答 解：（1）工业用电解饱和食盐水制备氯气，方程式为2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$ 2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，故答案为：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$ 2NaOH+H₂↑+Cl₂↑；
（2）Fe（NO₃）₃溶液与碱性KClO溶液反应生成高铁酸钾和氯化钾，反应的化学方程式为2Fe（NO₃）₃+3KClO+10KOH=2K₂FeO₄+3KCl+6KNO₃+5H₂O，
对应的离子反应方程式为3ClO^-+2Fe³⁺+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，
故答案为：3ClO^-+2Fe³⁺+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
（3）K₂FeO₄碱性条件下稳定，且KClO氧化性强于K₂FeO₄，可氧化铁离子生成K₂FeO₄，为了得到稳定的目标道白，应选择使用碱性KClO，
故答案为：KClO氧化性强于K₂FeO₄；
（4）由工艺流程及③可知，从“反应液II”中分离出K₂FeO₄后，会有副产品KNO₃、KCl，根据二者的溶解度随温度变化情况，选择用重结晶的方法进行分离，
故答案为：KNO₃； D；
（5）根据反应Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O和2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，可得关系式2K₂FeO₄～3Cl₂，3.96tK₂FeO₄的物质的量为2×10⁴mol，根据关系式可知氯气的物质的量为3.00×10⁴mol，
故答案为：3.00×10⁴．

点评 本题考查物质的分离和提纯，为高频考点，侧重考查学生分析、计算能力和思维的缜密性，涉及氧化还原反应方程式的配平、离子方程式的书写，会从整体上分析物质分离流程，知道每一步发生的反应及基本操作，题目难度不大．