Question

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。已知高铁酸盐热稳定性差,工业上用湿法制备高铁酸钾的基本流程如下图所示:

(1)上述氧化过程中,发生反应的离子方程式是                        　,

控制反应温度30℃以下的原因是 　                                  。

(2)结晶过程中加入浓KOH溶液的作用是                             　。

(3)已知常温下K_sp[Fe(OH)₃]=1.25×10^-36,则Fe(NO₃)₃溶液中加入KOH溶液到

pH=　　　　　时,Fe³⁺才能完全沉淀(当溶液中某种离子浓度小于10^-5mol·L^-1时可看作完全沉淀,lg2=0.3,lg5=0.7),常温下反应Fe³⁺+3H₂OFe(OH)₃+3H⁺的平衡常数K=　　[水解生成的Fe(OH)₃为胶体,其浓度不代入计算式,写出计算结果]。

(4)最近,工业上用表面附有铁的氧化物的铁丝网作阳极,电解KOH溶液制备K₂FeO₄,优点是原料价廉,效率高。若用一表面附有Fe₃O₄的铁丝网20.0 g作阳极电解,当电路中通过1.4 mol电子时,铁丝网恰好电解完全。此时生成K₂FeO₄的质量为　　　　　。

Answer 1

(1)氧化过程即在碱性条件下把Fe(OH)₃用KClO氧化为K₂FeO₄,其离子方程式为

2Fe(OH)₃+3ClO^-+4OH^-====2Fe+3Cl^-+5H₂O

(2)因为在结晶过程中存在如下平衡:

K₂FeO₄(s)2K⁺(aq)+Fe(aq),加入浓KOH溶液可增大K⁺浓度,促进K₂FeO₄晶体析出。

(3)当c(Fe³⁺)×c³(OH^-)>K_sp[Fe(OH)₃]=1.25×10^-36时有Fe(OH)₃沉淀析出,为使沉淀完全,c(OH^-)>0.5×10^-10mol·L^-1,pH=3.7

平衡常数。

(4)由Fe³⁺生成Fe,每摩铁原子失去3摩电子,由Fe²⁺生成Fe,每摩铁原子失去4摩电子,由Fe生成Fe,每摩铁原子失去6摩电子。

设Fe₃O₄的物质的量为x,Fe的物质的量为y,

则有:

解得,x=0.05 mol　y=0.15 mol

K₂FeO₄的质量=(0.05 mol×3+0.15 mol)×198 g·mol^-1=59.4 g

答案:(1)2Fe(OH)₃+3ClO^-+4OH^-====2Fe+3Cl^-+5H₂O

防止生成的K₂FeO₄发生分解

(2)增大K⁺浓度,促进K₂FeO₄晶体析出

(3)3.7　8×10^-7　(4)59.4 g

【误区警示】本题(4)容易忽略Fe₃O₄的存在,再者未明确Fe₃O₄中铁元素价态。