Question

4．高铁酸钾（K₂FeO₄）是一种集氧化，吸附，絮凝于一体的新型多功能水处理剂，高铁酸盐热 稳定性差．制备方法有湿法、干法两种，其原理如下表所示：

干法	Fe2O3、KNO3、KOH 混合加热共熔生成紫红色 K2FeO4 和 KNO2 等产物
湿法	强碱性介质中，Fe（NO3）3和 KClO 反应生成紫红色 K2FeO4溶液

湿法的生产工艺如图：

回答下列问题：
（1）K₂FeO₄ 中 Fe 的化合价+6；实验室干法制备中选用的仪器是 B
A．蒸发皿 B．铁坩埚 C．氧化铝坩埚 D．陶瓷坩埚
（2）在温度较高时 KOH 与 Cl₂ 反应生成的是 KClO₃，写出在温度较高时 KOH 与 Cl₂反应的化学方程式6KOH+3Cl₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$KClO₃+5KCl+3H₂O
（3）在溶液 I 中加入 KOH 固体的目的是 BD      
A．使 KClO₃ 转化为 KClO
B．为下一步反应提供碱性的环境
 C．KOH 固体溶解放热，有利于提高反应速率
D．与溶液 I 中过量的 Cl₂ 继续反应，生成更多的 KClO
（4）向次氯酸钾强碱浓溶液中加入 90%的 Fe（NO₃）₃，发生反应的离子方程式为：
①Fe₃⁺+3OH⁺═Fe（OH）₃
②3ClO^-+10OH^-+2Fe³⁺=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．
（5）用异丙醇代替蒸馏水洗涤湿产品，除能洗去杂质外，其优点有减少K₂FeO₄晶体洗涤时产品的损失且产品易干燥．
（6）如何判断 K₂FeO₄ 晶体已经洗涤干净取少量最后一次的洗涤液于试管中，加入硝酸银溶液，无白色沉淀则已被洗净．
（7）高铁酸钾（K₂FeO₄）作为水处理剂的优点之一是能除去悬浮杂质，配平该反应的离子方程式：
4FeO₄^2-+10H₂O═4Fe（OH）₃（胶体）+3O₂↑+8OH^-．

Answer 1

分析 干法Fe₂O₃、KNO₃、KOH混合加热共熔生成紫红色高铁酸钾和KNO₂等，反应为Fe₂O₃+3KNO₃+4KOH$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2K₂FeO₄+3KNO₂+2H₂O，
湿法制备高铁酸钾：KOH 与 Cl₂ 反应：2KOH+Cl₂=KClO+KCl+H₂O，溶液I含有KClO、KCl，向其中加入KOH固体，为下一步反应提供碱性的环境、与溶液 I 中过量的 Cl₂ 继续反应，生成更多的KClO，除去KCl，得到碱性的KClO浓溶液，加入90%的硝酸铁溶液，发生反应：3ClO^-+10OH^-+2Fe³⁺=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，将溶液蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，高铁酸钾易溶于水，难溶于异丙醇，用异丙醇代替水洗涤产品可以减少高铁酸钾的损耗，同时洗去高铁酸钾晶体表面的杂质，得到纯产品高铁酸钾，据此分析解答．

解答 解：（1）K₂FeO₄ 中钾元素+1价，氧元素-2价，化合物中化合价代数和为0，则铁元素+6价；干法制备中由强碱KOH，故选用铁坩埚；
故答案为：+6；B；
（2）在温度较高时 KOH 与 Cl₂ 反应生成的是 KClO₃，化学方程式为：6KOH+3Cl₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$KClO₃+5KCl+3H₂O；
故答案为：6KOH+3Cl₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$KClO₃+5KCl+3H₂O；
（3）在溶液 I 中加入 KOH 固体的目的是为下一步反应提供碱性的环境、与溶液 I 中过量的 Cl₂ 继续反应，生成更多的KClO；
故答案为：BD；
（4）向次氯酸钾强碱浓溶液中加入 90%的 Fe（NO₃）₃，发生反应的离子方程式为：Fe₃⁺+3OH⁺═Fe（OH）₃、3ClO^-+10OH^-+2Fe³⁺=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
故答案为：3ClO^-+10OH^-+2Fe³⁺=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
（5）异丙醇代替水洗涤产品可以减少高铁酸钾的损耗，同时洗去高铁酸钾晶体表面的杂质，且产品易干燥；
故答案为：减少K₂FeO₄ 晶体洗涤时产品的损失且产品易干燥；
（6）K₂FeO₄ 晶体表面附着氯离子，检验其洗涤液中是否含有氯离子即可，方法为：取少量最后一次的洗涤液于试管中，加入硝酸银溶液，无白色沉淀则已被洗净；
故答案为：取少量最后一次的洗涤液于试管中，加入硝酸银溶液，无白色沉淀则已被洗净；
（7）高铁酸钾（K₂FeO₄）作为水处理剂的优点之一是生成的氢氧化铁胶体能除去悬浮杂质，离子方程式为：4FeO₄^2-+10H₂O═4Fe（OH）（胶体）+3O₂↑+8OH^-；
故答案为：4FeO₄^2-+10；4；3；8OH^-．

点评 本题考查物质制备，为高频考点，涉及原氧化还原反应、盐类水解等知识点，明确反应原理及物质性质是解本题关键，题目难度中等．