题目内容

11.高铁酸钾(K2FeO4)时一种新型、高效、多功能水处理剂,具有强氧化性.
(1)工业上的湿法制备方法是用KClO与Fe(OH)3在KOH存在下制得,该反应氧化剂与还原剂物质的量之比为3:2.
(2)实验室用食盐、废铁屑、硫酸、KOH等为原料,通过图1过程制备K2FeO4:

①操作(I)的方法为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、隔绝空气减压干燥.
②检验产生X气体的方法是用带火星的木条接触气体.
(3)测定某K2FeO4样品的质量分数,实验步骤如下:
步骤1:准确称量1.0g样品,配制100mL溶液
步骤2:准确童取25.00mL K2FeO4溶液加入到锥形瓶中
步骤3:在强碱性溶液中,用过量CrO2-与FeO42-反应生成Fe(OH)3和CrO4-
步骤4:加稀硫酸,使CrO4-转化为Cr2O72-,CrO2-转化为Cr3+,转化为Fe(OH)3和Fe3+
步骤5:加入二苯胺磺酸钠作指示剂,用0.1000mol/L (NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定至终点(溶液显紫红色),记下消耗(NH4)2Fe(SO4)2溶液的体积,做3次平行实验,平均消耗(NH4)2Fe(SO4)2溶液的体积30.00mL.
已知:滴定时发生的反应为:6Fe2++Cr2O72-+14H+═6Fe3++2Cr3++7H2O.
①步骤2中准确资取25.00mL K2FeO4溶液加入到锥形瓶中所用的仪器是酸式滴定管.
②写出步骤3中发生反应的离子方程式CrO2-+FeO42-+2H2O=Fe(OH)3↓+CrO42-+OH-
③步骤5中能否不加指示剂否,原因是因为K2Cr2O7溶液为橙色、Fe3+的溶液为黄色,颜色变化不明显.
④根据上述实验数据,测定该样品中K2FeO4的质量分数为79.2%.
(4)配制0.1mol•L-1的K2FeO4,调节榕液pH,含铁离子在水溶液中的存在形态如图2所示.
下列说法正确的是A、D(填字母).
A.pH=2时,c(H3FeO4+)+c(H2FeO4)+c(HFeO4-)=0.1mol/L
B.向pH=10的这种溶液中加硫酸铵,则HFeO4-的分布分数逐渐增大
C.向pH=1的溶液中加HI溶液,发生反应的离子方程式为:H2FeO4+H+═H3FeO4+
D.将H2FeO4晶体溶于水,水溶液呈弱孩性.

分析 (1)湿法制备高铁酸钾(K2FeO4),则FeO42-为产物,Fe(OH)3为反应物,化合价升高,氯元素化合价降低,由ClO-生成Cl-,据此分析可得;
(2)电解熔融氯化钠得到氯气和金属钠,钠在空气中燃烧生成过氧化钠,废铁屑加入稀硫酸加热反应得到硫酸亚铁溶液,通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤得到硫酸亚铁晶体,隔绝空气减压干燥得到硫酸亚铁固体,硫酸亚铁固体和过氧化钠混合反应得到固体Na2FeO4,Na2SO4,Na2O,利用溶解度差异加入氢氧化钾溶液结晶得到K2FeO4,同时发出其X为O2,
①操作Ⅰ是硫酸亚铁溶液中得到硫酸亚铁晶体的过程需要蒸发浓缩,冷却结晶过滤洗涤,隔绝空气减压干燥得到硫酸亚铁固体;
②过程分析可知X为氧气;
(3)①K2FeO4溶液具有强氧化性,应在酸式滴定管中量取;
②在强碱性溶液中,用过量CrO2-与FeO42-反应生成Fe(OH)3和CrO42-,结合电荷守恒和原子守恒配平书写离子方程式;
③K2Cr2O7溶液为橙色、Fe3+的溶液为黄色;
④CrO2-+FeO42-+2H2O=Fe(OH)3↓+CrO42-+OH-;6Fe2++Cr2O72-+14H+═6Fe3++2Cr3++7H2O,依据反应的定量关系和铬元素守恒计算;
(4)A.PH=2时结合物料守恒分析判断;
B.根据图片知,改变溶液的pH,当溶液由pH=10降至pH=4的过程中,HFeO4-的分布分数先增大后减小;
C.向pH=1的溶液中加HI溶液,HI具有还原性被高铁酸氧化;
D.不同PH值时,溶液中铁元素的存在形态及种数不相同,碱性溶液中存在FeO42-.

解答 解:(1)湿法制备高铁酸钾(K2FeO4),则Fe(OH)3生成FeO42-为产物,铁元素化合价升高,由电子转移守恒可知,氯元素化合价降低,由ClO-生成Cl-,离子方程式为:2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O,该反应氧化剂与还原剂物质的量之比为3:2;
故答案为:3:2;
(2)操作(I)是溶液中得到硫酸亚铁晶体的方法为:蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤;
故答案为:蒸发浓缩、冷却结晶;
②过程分析可知X为氧气,检验氧气的方法为:用带火星的木条接触气体,余烬的木条复燃证明是氧气,
故答案为:用带火星的木条接触气体;
(3)①K2FeO4溶液具有强氧化性,准确量取25.00mL K2FeO4溶液加入到锥形瓶中应在酸式滴定管中量取,
故答案为:酸式滴定管;
②在强碱性溶液中,用过量CrO2-与FeO42-反应生成Fe(OH)3和CrO42-,离子方程式为:CrO2-+FeO42-+2H2O=Fe(OH)3↓+CrO42-+OH-,
故答案为:CrO2-+FeO42-+2H2O=Fe(OH)3↓+CrO42-+OH-;
③加入二苯胺磺酸钠作指示剂,用0.1000mol•L-1 (NH4)2Fe(SO4) 2标准溶液滴定至终点溶液显紫红色,不加指示剂因为K2Cr2O7溶液为橙色、Fe3+的溶液为黄色,颜色变化不明显,
故答案为:否,因为K2Cr2O7溶液为橙色、Fe3+的溶液为黄色,颜色变化不明显;
④CrO2-+FeO42-+2H2O=Fe(OH)3↓+CrO42-+OH-;6Fe2++Cr2O72-+14H+═6Fe3++2Cr3++7H2O,得到定量关系为:
2FeO42-~2CrO42-~Cr2O72-~6Fe2+,
2                                            6
n                                   0.0300L×0.1000mol/L
n=0.001mol,
100ml溶液中含有0.001mol×$\frac{100mL}{25mL}$=0.004mol,
测定该样品中K2FeO4的质量分数=$\frac{0.004mol×198g/mol}{1.0g}$×100%=79.2%,
故答案为:79.2%;
(4)A.图象分析可知pH=2时,溶液中存在物料守恒,存在形式为:H3FeO4+、H2FeO4、HFeO4-,所以0.1mol•L-1的K2FeO4溶液中存在物料守恒为:c(H3FeO4+)+c(H2FeO4)+c(HFeO4-)=0.1mol•L-1,故A正确;
B.向pH=10的这种溶液中加硫酸铵溶液水解显酸性,图象变化可知,根据图片知,改变溶液的pH,当溶液由pH=10降至pH=4的过程中,HFeO4-的分布分数先增大后减小,故B错误;
C.向pH=1的溶液中加HI溶液,HI具有还原性,发生反应的有氢离子、碘离子被氧化为碘单质,反应的离子方程式错误,故C错误;
D.将K2FeO4晶体溶于水,不同PH值时,溶液中铁元素的存在形态及种数不相同,碱性溶液中存在FeO42-,FeO42-属于弱酸阴离子水溶液中呈弱碱性,故D正确,
故答案为:A、D.

点评 本题考查学生阅读题目获取信息的能力、对工艺流程的理解与条件的控制、对物质的量浓度理解等,难度中等,需要学生具有扎实的基础知识与灵活运用知识解决问题的能力,注意基础知识的掌握.

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