Question

【题目】高铁酸钾（K2FeO4）具有强氧化性，可作为水处理剂和高容量电池材料。工业上生产高铁酸钾的工艺流程如下：

已知K2FeO4具有下列性质：①可溶于水，微溶于KOH溶液，难溶于异丙醇；②在0℃-5℃，强碱性溶液中比较稳定；③在Fe3+和Fe(OH)3催化作用下发生分解；④在酸性至弱碱性条件下，能与水反应生成Fe(OH)3和O2

请完成下列填空：

（1）已知Cl2与KOH在低温下可制得KClO，请写出化学反应方程式____________。

（2）在“反应液Ⅰ”中加KOH固体的目的是____________________。

（3）生产K2FeO4的化学反应方程式为________________，制备K2FeO4时，须将Fe(NO3)3溶液缓慢滴加到碱性的KClO浓溶液中，并且不断搅拌，采用这种混合方式的原因是___________________。

（4）请补充完整由“反应液Ⅱ”得到K2FeO4晶体的实验步骤。（可选用的试剂：NaOH溶液、KOH溶液、蒸馏水和异丙醇）

① 向反应液Ⅱ中加入饱和________，在冰水浴中静置结晶后过滤，得K2FeO4粗产品；

② 将K2FeO4粗产品溶解在___________中，再次在冰水浴中静置结晶后过滤，得到较纯净的K2FeO4；

③ 将K2FeO4晶体再用少量__________洗涤，低温真空干燥，得到高铁酸钾成品。

（5）从“反应液Ⅱ”中分离出K2FeO4晶体后，可以得到的副产品有_________（写化学式）。

Answer 1

【答案】Cl2+2KOH=KCl+KClO+H2O为下一步反应提供反应物，与反应液中过量的氯气继续反应，生成更多的KClO2Fe(NO3)3＋3KClO＋10KOH=2K2FeO4＋6KNO3＋3KCl＋5H2O减少K2FeO4在过量Fe3+作用下的分解（或K2FeO4在低温、强碱性溶液中比较稳定等）KOH溶液KOH溶液异丙醇KNO3、KCl

【解析】试题分析：通过对K2FeO4制备过程的研究，考查氧化还原反应方程式的书写和配平，以及考生对化学实验设计的理解。解答过程中需要仔细读懂题目中对于未知知识的介绍，并且能够合理加以运用。

解析：流程中物质转化关系如下：

（1）根据已知，Cl2与KOH在低温下的反应类似与Cl2与NaOH在低温下的反应。答案：Cl2+2KOH=KCl+KClO+H2O

（2）第一步中氯气过量，则第二步KOH是为了将氯气反应完全，同时生成的KClO也是以下反应的氧化剂，可以使氯气得到充分利用。答案：与反应液中过量的氯气继续反应，生成更多的KClO，提高氯气的利用率，为下一步反应提供反应物。

（3）K2FeO4是KClO与F3(NO3)3通过氧化还原反应得到的，则有Fe(NO3)3＋KClO→K2FeO4，再充分考虑溶液呈碱性配平反应得到答案。

答案：2Fe(NO3)3＋3KClO＋10KOH=2K2FeO4＋6KNO3＋3KCl＋5H2O

根据已知，“已知K2FeO4具有下列性质：②在0℃-5℃，强碱性溶液中比较稳定；③在Fe3+和Fe(OH)3催化作用下发生分解”，所以缓慢加入的Fe(NO3)3可以迅速完全反应，避免Fe3+催化K2FeO4的分解，搅拌则可以使反应可能释放的热量尽快散失，避免溶液的温度升高导致的产品分解。答案：减少K2FeO4在过量Fe3+作用下的分解（或K2FeO4在低温、强碱性溶液中比较稳定等）

（4）此段为K2FeO4的分离提纯。①考虑到静置过程中可能导致有更多的K2FeO4水解，所以应当加入KOH已知其水解，而加入NaOH会使结晶时产生钠盐沉淀。答案：KOH溶液。

②粗产品再此溶解时也容易水解，同理应当加入KOH溶液。答案：KOH溶液。

③由于K2FeO4可溶于水，为了避免溶解损失，所以采用异丙醇洗涤，因为K2FeO4难溶于异丙醇。答案：异丙醇。

（5）根据（3）中反应原理，分离出K2FeO4晶体后，剩余物主要是KNO3和KCl。答案：KNO3和KCl。