题目内容

15．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．其生产工艺流程如图1：

请同答下列问题：
（1）写出向KOH溶液中通入足量Cl2发生反应的离子方程式：2OH-+Cl2═ClO-+Cl-+H2O．
（2）在溶液Ⅰ中加入KOH固体的目的是AC（填编号）．
A．为下一步反应提供碱性的环境
B．使KClO3转化为KClO
C．与溶液Ⅰ中过量的Cl2继续反应，生成更多的KClO
D．KOH固体溶解时会放出较多的热量，有利于提高反应速率
（3）从溶液Ⅱ中分离出K2FeO4后，还会有副产品KNO3、KCl，则反应③中发生反应的离子方程式为2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O．每制得59.4g K2FeO4，理论上消耗氧化剂的物质的量为0.45mol．
（4）高铁酸钾（K2FeO4）作为水处理剂的一个优点是能与水反应生成胶体吸附杂质，配平该反应的离子方程式：4FeO42-+10H2O?4Fe（OH）3（胶体）+3O2↑+8OH-．
（5）从环境保护的角度看，制备K2FeO4较好的方法为电解法，其装置如图2所示．电解过程中阳极的电极反应式为Fe+8OH--6e-═FeO42-+4H2O．
（6）高铁电池是一种新型二次电池，电解液为碱溶液，其反应式为3Zn（OH）2+2Fe（OH）3+4KOH$?_{放电}^{充电}$3Zn+2K2FeO4+8H2O，放电时电池的负极反应式为Zn+2OH--2e-=Zn（OH）2．

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90%的Fe（NO3）3溶液，发生反应2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+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，
（1）KOH溶液和足量Cl2发生反应生成KCl、KClO和H2O；
（2）KOH和氯气反应生成KClO，除去未反应的氯气，且只有碱性条件下，铁离子才能和次氯酸根离子发生氧化还原反应生成高铁酸根离子；
（3）反应③中铁离子和次氯酸根粒子发生氧化还原反应生成高铁酸根离子；根据转移电子相等计算氧化剂的物质的量；
（4）该反应中Fe元素化合价由+6价变为+3价、O元素化合价由-2价变为0价，根据转移电子相等配平方程式；
（5）Na2FeO4能消毒、净水的原因高价铁具有氧化性，能消毒杀菌，生成Fe3+形成胶体，具有吸附悬浮物的净水的作用，电解时阳极Fe失电子发生氧化反应，电极反应方程式为Fe+8OH--6e-═FeO42-+4H2O；
（6）负极上锌失电子发生氧化反应，据此书写即可．

解答 解：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90%的Fe（NO3）3溶液，发生反应2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+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，
（1）KOH溶液和足量Cl2发生反应生成KCl、KClO和H2O，离子方程式为Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O，故答案为：Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O；
（2）KOH和氯气反应生成KClO，除去未反应的氯气，且只有碱性条件下，铁离子才能和次氯酸根离子发生氧化还原反应生成高铁酸根离子，所以加入KOH的目的是除去氯气且使溶液为碱性，故选AC；
（3）反应③中铁离子和次氯酸根粒子发生氧化还原反应生成高铁酸根离子，离子方程式为2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O；
n（K2FeO4）=$\frac{59.4g}{198g/mol}$=0.3mol，根据2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O知，氧化剂的物质的量=$\frac{0.3mol}{2}$×3=0.45mol，
故答案为：2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O；0.45；
（4）该反应中Fe元素化合价由+6价变为+3价、O元素化合价由-2价变为0价，其转移电子数为6，根据转移电子相等、电荷守恒配平方程式为4FeO42-+10H2O=2Fe（OH）3（胶体）+3O2↑+8OH-，
故答案为：4；10；4；3；8；
（5）Na2FeO4能消毒、净水的原因高价铁具有氧化性，能消毒杀菌，生成Fe3+形成胶体，具有吸附悬浮物的净水的作用，电解时阳极Fe失电子发生氧化反应，电极反应方程式为Fe+8OH--6e-═FeO42-+4H2O；
故答案为：Fe+8OH--6e-═FeO42-+4H2O；
（6）该原电池放电时，负极上锌失电子和氢氧根离子反应生成氢氧化锌，电极反应式为：Zn+2OH--2e-=Zn（OH）2，充电时，氢氧根离子参加反应生成水，所以随着反应的进行，氢氧根离子浓度减小，溶液的pH减小，故答案为：Zn+2OH--2e-=Zn（OH）2．

点评 本题考查物质的分离和提纯，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．

练习册系列答案
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5．（CH3）2CHC（C2H5）2C（CH3）2C2H5 的正确命名是（　　）
A．2，4-三甲基-3，3-二乙基己烷
B．3，3，5-甲基-4，4-二乙基己烷
C．3，3，-二甲基-3-乙基-3-异丙基己烷
D．2，4，4-三甲基-3，3-二乙基己烷
6．锗及其化合物被广泛应用于半导体、催化剂等领域．以铅锌矿含锗烟尘为原料可制备GeO2，其工艺流程图如下．

已知：GeO2是两性氧化物；GeCl4易水解，沸点86.6℃；PbO不溶于稀硫酸
（1）第①步滤渣主要成分有SiO2、PbO （填化学式），实验室萃取操作用到的玻璃仪器有分液漏斗、烧杯．
（2）第③步萃取时，锗的萃取率与V水相/V有机相（水相和有机相的体积比）的关系如图所示，从生产成本角度考虑，较适宜的V水相/V有机相的值为8．
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（4）第⑤步反应的化学方程式GeCl4+（n+2）H2O=GeO2?nH2O+4HCl．
（5）检验GeO2•nH2O是否洗涤干净的操作是取最后一次洗涤液于试管中，往其中加入HNO3酸化的AgNO3溶液，若不产生白色沉淀，则说明洗涤干净．若产生白色沉淀，则说明未洗涤干净．
（6）GeO2产品中通常混有少量SiO2．取样品5.4g，测得其中氧原子的物质的量为  0.105mol，则该样品中GeO2的物质的量为0.050 mol．
3．铜是重要金属，Cu的化合物在科学研究和工业生产中具有许多用途，如CuSO4溶液常用作电解液、电镀液等．请回答以下问题：
（1）Cu位于元素周期表ⅠB 族．Cu2+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d9．
（2）CuSO4可由金属铜与浓硫酸反应制备，该反应的化学方程式为Cu+2H2SO4（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O；CuSO4粉末常用来检验一些有机物中的微量水分，其原因是白色无水硫酸铜可与水结合生成蓝色的CuSO4•5H2O．
（3）SO42-的立体构型是正四面体，其中S原子的杂化轨道类型是sp3．
（4）Cu2O的熔点比Cu2S的高（填“高”或“低”），请解释原因半径越小，晶格能越大，物质的熔沸点就越高．
（5）往硫酸铜溶液中加入过量氨水，可生成2+配离子．已知NF3与NH3的空间构型都是三角锥形，但NF3不易与Cu2+形成配离子，其原因是F的电负性大于N，NF3中，共用电子对偏向F，偏离N原子，导致NF3中N原子核对其孤对电子的吸引能力增强，难以形成配位键．
（6）元素金（Au）处于周期表中的第六周期，与Cu同族，Au原子最外层电子排布式为6s1；一种铜合金晶体具有立方最密堆积的结构，在晶胞中Cu原子处于面心，Au原子处于顶点位置，则该合金中Cu原子与Au原子数量之比为3：1；该晶体中，原子之间的作用力是金属键．
（7）上述晶体具有储氢功能，氢原子可进入到由Cu原子与Au原子构成的四面体空隙中．若将Cu原子与Au原子等同看待，该晶体储氢后的晶胞结构为CaF2的结构相似，该晶体储氢后的化学式应为Cu3AuH8．
10．（1）元素周期表分为7个横行，即7个周期，周期表中有18个纵行，共16个族．
（2）写出下列物质的电子式：①CO2；②NaOH．
（3）下表是元素周期表的一部分，针对表中的①～⑩中元素，用元素符号或化学式填空回答以下问题：
     主族
周期		IAIIAIIIAIVAVAVIAVIIA0
二①②
三③④⑤⑥⑦⑧
四⑨⑩
①在这些元素中最活泼的非金属元素是F．
②元素的最高价氧化物对应的水化物中酸性最强的是HClO4，碱性最强的是KOH．
③呈两性的氢氧化物是Al（OH）3，其与③的最高价氧化物水化物反应的离子方程式为Al（OH）3+OH-=AlO2-+H2O．
④在③～⑦元素中，原子半径最大的是Na．
20．决定化学反应在速率的主要因素是（　　）
A．反应物的性质B．反应温度C．浓度D．压强
7．化学学科需要借助化学专用语言描述，下列有关化学用语正确的是（　　）
A．CO2分子比例模型：
B．中子数为21的钾原子：4019K
C．NH4I的电子式：
D．HCO3-的电离方程式：HCO3-+H2O?H3O++CO32-
4．核素钬67166Ho的中子数为（　　）
A．166B．99C．67D．32
5．有机物I是治疗高血压药物的重要中间体，它的合成路线如下（部分转化条件略去）

已知：

（1）C→D的化学方程式是2C2H5OH+O2 $→_{△}^{催化剂}$2CH3CHO+2H2O．
（2）A为苯的同系物，设计A→B的合成路线（用流程图表示，无机试剂任选）$→_{光}^{氯气}$$→_{△}^{氢氧化钠溶液}$$→_{催化剂}^{氧气}$．
（3）G的结构简式．
（4）有关H的说法中，正确的是BD（选填字母）．
A．能与NaHCO3反应                 B．能与NaOH反应
C．能与FeCl3发生显色反应        D．能与新制Cu（OH）2反应
（5）写出所有符合下列条件的B的同分异构体．
①除苯环不含其他环  ②不含碳碳双键  ③1H-NMR谱显示分子中有四种不同化学环境的氢原子．

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