题目内容

6．高铁酸钾（K2FeO4）是一种新型、高效、多功能水处理剂，且不会造成二次污染．已知高铁酸盐在低温碱性环境中稳定，易溶于水，难溶于无水乙醇等有机溶剂．
常见高铁酸钾的制备方法如下：
制备方法具体内容
干法Fe2O3、KNO3、KOH混合加热共熔生成紫红色高铁酸钾和KNO2等产物
湿法强碱性介质中，Fe（NO3）3与KClO反应生成紫红色高铁酸钾溶液
电解法电解浓NaOH溶液制备Na2FeO4
（1）干法制备反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为：3：1．
（2）某湿法制备高铁酸钾的基本流程及步骤如下：

①控制反应温度为25℃，搅拌1.5h，经氧化等过程溶液变为紫红色，该反应的离子方程式为3ClO-+2Fe3++10OH-═2FeO42-+3Cl-+5H2O．
②在紫红色溶液中加入饱和KOH溶液，析出紫黑色晶体，过滤，得到K2FeO4粗产品．沉淀过程中加入饱和KOH溶液得到晶体的原因是该温度下高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠的溶解度小．
③K2FeO4粗产品含有Fe（OH）3、KCl等杂质，用重结晶方法进行分离提纯．其提纯步骤为：将一定量的K2FeO4粗产品溶于冷的3mol/LKOH溶液中，过滤，将滤液置于冰水浴中，向滤液中加入饱和KOH溶液，搅拌、静置、过滤，用乙醇洗涤2～3次，在真空干燥箱中干燥．
④若以FeCl3 代替Fe（NO3）3作铁源，K2FeO4的产率和纯度都会降低．一个原因是在反应温度和强碱环境下NaCl的溶解度比NaNO3大，使得NaCl结晶去除率较低；另一个原因是Cl-被FeO42-氧化，消耗产品使产率降低．
（3）工业上还可用通过电解浓NaOH溶液制备Na2FeO4，其工作原理如下图所示：阳极的电极反应为Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O；其中可循环使用的物质的电子式是．

（4）已知25℃时，Ksp[Fe（OH）3]=4.0×10-38、Ksp[Cu（OH）2]=2.2×10-20，向该温度下含有Fe3+、Cu2+浓度均为0.01mol/L的溶液中，滴加浓NaOH溶液，当溶液pH=10时，溶液中c（Cu2+）：c（Fe3+）=5.5×1013：1．

分析 （1）氧化剂为KNO3，被还原生成KNO2，还原剂为Fe2O3，被氧化生成K2FeO4，根据电子转移守恒计算；
（2）硝酸铁晶体在碱性条件下被次氯酸钠氧化生成Na2FeO4，过滤除去杂质NaCl、硝酸钠，加入饱和KOH溶液后，将Na2FeO4转化为溶解度更小的K2FeO4，反应方程式为Na2FeO4+2KOH=K2FeO4+2NaOH，冷却结晶、过滤，洗去高铁酸钾晶体表面的KOH和其他杂质，得到纯产品高铁酸钾．
①反应方程式为：2Fe（NO3）3+3NaClO+10NaOH=2Na2FeO4+6NaNO3+3NaCl+5H2O；
②Na2FeO4转化为溶解度更小的K2FeO4而析出；
③由操作过程可知利用重结晶进行提纯，溶解后过滤除去氢氧化铁，加入氢氧化钾析出高铁酸钾，用乙醇洗涤，洗去可溶性杂化，并减少因溶解导致的损失；
④FeO42-具有强氧化性，可以氧化Cl-；
（3）阳极是Fe失去失去电子，碱性条件下生成FeO42-；
阴极室得到A溶液为NaOH溶液，可以循环利用；
（4）c（Cu2+）=$\frac{Ksp[Cu（OH）_{2}]}{{c}^{2}（O{H}^{-}）}$，c（Fe3+）=$\frac{Ksp[Fe（OH）_{3}]}{{c}^{3}（O{H}^{-}）}$，联立计算．

解答 解：（1）氧化剂为KNO3，被还原生成KNO2，还原剂为Fe2O3，被氧化生成K2FeO4，根据电子转移守恒，则：（5-3）×n（KNO3）=2×n（Fe2O3）×（6-3），可得：n（KNO3）：n（Fe2O3）=3：1，
故答案为：3：1；
（2）硝酸铁晶体在碱性条件下被次氯酸钠氧化生成Na2FeO4，过滤除去杂质NaCl、硝酸钠，加入饱和KOH溶液后，将Na2FeO4转化为溶解度更小的K2FeO4，反应方程式为Na2FeO4+2KOH=K2FeO4+2NaOH，冷却结晶、过滤，洗去高铁酸钾晶体表面的KOH和其他杂质，得到纯产品高铁酸钾．
①反应方程式为：2Fe（NO3）3+3NaClO+10NaOH=2Na2FeO4+6NaNO3+3NaCl+5H2O，反应离子方程式为：3ClO-+2Fe3++10OH-═2FeO42-+3Cl-+5H2O，
故答案为：3ClO-+2Fe3++10OH-═2FeO42-+3Cl-+5H2O；
②该温度下高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠的溶解度小，加入饱和KOH溶液可以增大K+的浓度，减小高铁酸钾的溶解，促进高铁酸钾晶体析出，
故答案为：该温度下高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠的溶解度小；
③由操作过程可知利用重结晶进行提纯，溶解后过滤除去氢氧化铁，加入氢氧化钾析出高铁酸钾，用乙醇洗涤，洗去可溶性杂化，并减少因溶解导致的损失，
故答案为：重结晶；过滤；乙醇；
④FeO42-具有强氧化性，Cl-被FeO42-氧化，消耗产品使产率降低，
故答案为：Cl-被FeO42-氧化，消耗产品使产率降低；
（3）阳极是Fe失去失去电子，碱性条件下生成FeO42-，阳极电极反应式为：Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O，
阴极室得到A溶液为NaOH溶液，可以循环利用，NaOH的电子式为：，
故答案为：Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O；；
（4）溶液中c（OH-）=10-4 mol/L，c（Cu2+）=$\frac{Ksp[Cu（OH）_{2}]}{{c}^{2}（O{H}^{-}）}$，c（Fe3+）=$\frac{Ksp[Fe（OH）_{3}]}{{c}^{3}（O{H}^{-}）}$，可得溶液中c（Cu2+）：c（Fe3+）=$\frac{2.2×1{0}^{-20}}{（1{0}^{-4}）^{2}}$：$\frac{4×1{0}^{-38}}{（1{0}^{-4}）^{3}}$=5.5×1013：1，
故答案为：5.5×1013：1．

点评 本题考查氧化还原反应、物质准备工艺流程、电解原理、溶度积有关计算等，是对学生综合能力的考查，需要学生具备扎实的基础．

练习册系列答案
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16．下列实验能获得成功的是（　　）
A．用酸性高锰酸钾溶液鉴别乙烷和乙烯
B．用分液漏斗分离乙醛和水
C．用苯、溴水和铁粉混合制取溴苯
D．用紫色石蕊溶液检验苯酚弱酸性
17．下列关于蛋白质的说法中不正确的是（　　）
A．蛋白质属于天然有机高分子化合物，没有蛋白质就没有生命
B．HCHO溶液或（NH4）2SO4溶液均能使蛋白质变性
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14．以CO2和H2为原料制取乙醇的反应为：2CO2（g）+6H2（g）═CH3CH2OH（g）+3H2O（g）△H＜0．某压强下的密闭容器中，按CO2和H2的物质的量比为1：3投料，不同温度下，达到平衡后平衡体系中各物质的物质的量分数（y%）随温度变化如图所示．下列说法正确的是（　　）
A．a点的平衡常数小于b点B．b点：v正（CO2）=v逆（H2O）
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1．某化学小组以苯甲酸为原料制取苯甲酸甲酯．已知有关物质的沸点和相对分子质量如表：
物质甲醇苯甲酸苯甲酸甲酯
沸点/℃64.7249199.6
相对分子质量32122136
实验过程及实验装置如图：

（提示：苯甲酸甲酯粗产品往往含有少量甲醇、硫酸、苯甲酸和水等）
（1）简述第一步混合液体时，最后加入浓硫酸的理由是浓硫酸密度较大，且易于苯甲酸、甲醇混合放出大量热量，甲醇易挥发．若反应产物水分子中有同位素18O，写出能表示反应前后18O位置的化学方程式．
（2）反应物CH3OH应过量，理由是该反应是可逆反应，增加甲醇的量，使平衡向右移动，有利于提高苯甲酸的转化率．
（3）分液时上层液体从分液漏斗的上口出来，接受馏分时温度控制在199.6℃左右．
（4）以上流程图中加入Na2CO3的作用是通过反应消耗硫酸、苯甲酸，降低苯甲酸甲酯的溶解度．
（5）通过计算，苯甲酸甲酯的产率为65%．
11．重铬酸钾是工业生产和实验室的重要氧化剂，工业上常用铬铁矿（主要成分为FeO•Cr2O3，杂质为SiO2、Al2O3）为原料生产它，实验室模拟工业法用铬铁矿制K2Cr2O7的主要工艺如下图．

请回答下列问题．
（1）FeO•Cr2O3与氯酸钾、氢氧化钠高温反应化学方程式为6FeO•Cr2O2+24NaOH+7KClO3=12Na2CrO4+3Fe2O3+7KCl+12H2O．若有245g KClO3 参加反应，则转移的电子数为12mol．
（2）操作Ⅱ的名称是过滤．固体X的主要成分是，沉淀Y的主要成分是Al（OH）3、H2SiO3．
（3）流程中①酸化所用的酸和②钾盐Z最合适的是（填符号）C，
A．盐酸和氯化钾 B．硫酸和氯化钾 C．硫酸和硫酸钾 D．次氯酸和次氯酸钾
酸化反应的离子方程式为2CrO42-+2H+?Cr2O72-+H2O．
（4）称取制得的K2Cr2O7晶体2.5000g 配成250mL 溶液，取出25.00mL 于锥形瓶中，加入10mL2mol/LH2SO4和足量碘化钾（铬的还原产物为Cr3+），放于暗处5min，然后加入100mL 水，加入3mL 淀粉指示剂，用0.1200mol/LNa2S2O3 标准溶液滴定（I2+2S2O32-=2I-+S4O62- ）．
①判断达到滴定终点的依据是：当滴加最后一滴硫代硫酸钠溶液，溶液蓝色褪去且半分钟内不再变化．
②若实验中共用去Na2S2O3 标准溶液40.00mL，计算所得产品中的重铬酸钾的纯度（设整个过程中其他杂质不参与反应）94.08%．
18．下列有机反应属于加成反应的是（　　）
A．CH3CH3+Cl2$\stackrel{光照}{→}$CH3CH2Cl+HCl
B．CH2=CH2+HBr→CH3CH2Br
C．
D．CH3COOH+CH3CH2OH$→_{△}^{浓硫酸}$CH3COOCH2CH3+H20
15．工业上由钛铁矿（主要成分FeTiO3，含Fe2O3、A12O3、FeO、SiO2等杂质）制备TiCl4的工艺流程如图：

已知：①酸浸  FeTiO3（s）+2H2SO4（aq）═FeSO4（aq）+TiOSO4（sq）+2H2O（l）
②水解  TiOSO4（aq）+2H2O（l）$\frac{\underline{\;90℃\;}}{\;}$H2TiO3（s）+H2SO4（aq）
③煅烧  H2TiO3（s）$\frac{\underline{\;煅烧\;}}{\;}$TiO2（s）+H2O（g）
（1）FeTiO3中钛元素的化合价为+4，试剂A为Fe．
（2）碱浸过程发生的离子反应方程式为Al2O3+2OH-═2AlO2-+H2O；SiO2+2OH-═SiO32-+H2O．
（3）酸浸后需将溶液温度冷却至70℃左右，若温度过高会导致最终产品收率过低，原因是温度过高水导致TiOSO4提前水解生成H2TiO3沉淀．
（4）上述流程中氯化过程的化学反应方程式为TiO2+C+2Cl2$\frac{\underline{\;900℃\;}}{\;}$ TiCl4 +CO2．
已知TiO2（s）+2Cl2（g）?TiCl4（1）+O2（g）△H=+15l kJ•mol-1．该反应极难进行，当向反应体系中加入碳后，则反应在高温条件下能顺利发生．从化学平衡的角度解释原因是C与氧气反应减小氧气浓度，使平衡正向移动，C与氧气反应为放热反应，温度升高，使平衡正向移动，促使反应顺利进行．
（5）TiCl4极易水解，利用此性质可制备纳米级TiO2•xH2O，该反应的化学方程式是TiCl4+（x+2）H2O=TiO2•xH2O+4HCl．
16．氮有多种化合价，其常见氧化物有NO、N2O3、NO2、N2O4，其含氧酸有HNO2、HNO3，属于酸性氧化物的是（　　）
A．NOB．N2O3C．NO2D．N2O4

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