题目内容

17．高铁酸钾（K2FeO4）是一种集强氧化性、吸附、絮凝于一体的新型多功能水处理剂，其生产工艺如下：

已知K2FeO4具有下列性质：
①可溶于水、微溶于浓KOH溶液
②在0℃～5℃、强碱性溶液中比较稳定
③在Fe3+和Fe（OH）3催化作用下发生分解
④在酸性至弱碱性条件下，能与水反应生成Fe（OH）3和O2
请完成下列填空：
（1）已知Cl2与KOH在较高温度下反应生成KClO3．在不改变KOH溶液的浓度和体积的条件下，生产KClO应在温度较低的情况下进行（填“较高”或“较低”）；
（2）生产K2FeO4的反应原理是：Fe（NO3）3+KClO+KOH→K2FeO4+KNO3+KCl+H2O（未配平）
则该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为3：2；
（3）K2FeO4在弱碱性条件下能与水反应生成Fe（OH）3和O2，则该反应的化学方程式为4K2FeO4+10H2O=8KOH+4Fe（OH）3↓+3O2↑．
（4）在“反应液I”中加KOH固体的目的是AB；
A．为下一步反应提供反应物
B．与“反应液I”中过量的Cl2继续反应，生成更多的KClO
C．KOH固体溶解时会放出较多的热量，有利于提高反应速率
D．使副产物KClO3转化为KCl
（5）制备K2FeO4时，须将90%的Fe（NO3）3溶液缓慢滴加到碱性的KClO浓溶液中，并且不断搅拌．采用这种混合方式的原因是减少K2FeO4在过量Fe3+作用下的分解（答出1条即可）．
（6）从“反应液Ⅱ”中分离出K2FeO4晶体后，可以得到的副产品有KNO3、KCl（写化学式）．
（7）工业上常用“间接碘量法”测定高铁酸钾样品中高铁酸钾的含量，其方法是：用碱性的碘化钾溶液（pH为11～12）溶解3.96g高铁酸钾样品，调节pH为1，避光放置40分钟至反应完全（高铁酸根离子全部被还原成铁离子），再调节pH为3～4（弱酸性），用1.0mol/L的硫代硫酸钠标准溶液作为滴定剂进行滴定（2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI ），当达到滴定终点时，用去硫代硫酸钠标准溶液15.00mL，则原高铁酸钾样品中高铁酸钾的质量分数为25%．

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）利用Fe（NO3）3与KClO制备K2FeO4，由信息可知温度较高KOH与Cl2 反应生成的是KClO3；
（2）根据电子守恒计算；
（3）K2FeO4在弱碱性条件下能与水反应生成Fe（OH）3和O2，利用元素守恒可写出化学方程式；
（4）根据生产工艺流程图，反应①中氯气过量，过量的Cl2与KOH继续反应，生成更多的KClO；
（5）由信息可知，K2FeO4在Fe3+和Fe（OH）3催化作用下发生分解；
（6）根据生产工艺流程图，利用元素守恒可知，硝酸铁与次氯酸钾在碱性条件下反应得溶液II中含有高铁酸钾、硝酸钾和氯化钾；
（7）用碱性的碘化钾溶液溶解高铁酸钾样品，调节pH为1，高铁酸根与碘离子发生氧化还原反应，高铁酸根离子全部被还原成铁离子，碘离子被氧化成碘，根据电子得失守恒有关系2FeO42-～3I2，再根据反应2Na2S2O3+I2═Na2S4O6+2NaI，利用硫代硫酸钠的物质的量可计算得高铁酸钾的质量，进而确定质量分数．

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）由工艺流程可知，利用Fe（NO3）3与KClO制备K2FeO4，由信息可知温度较高KOH与Cl2 反应生成的是KClO3，在低温下KOH与Cl2 反应生成的是KClO．选择低温较低，
故答案为：较低；
（2）生产K2FeO4的反应原理是：Fe（NO3）3+KClO+KOH→K2FeO4+KNO3+KCl+H2O（未配平），Fe（NO3）3为还原剂，KClO为氧化剂，由得失电子守恒可知，氧化剂与还原剂的物质的量之比为3：2，
故答案为：3：2；
（3）K2FeO4在弱碱性条件下能与水反应生成Fe（OH）3和O2，反应的化学方程式为4K2FeO4+10H2O=8KOH+4Fe（OH）3↓+3O2↑，
故答案为：4K2FeO4+10H2O=8KOH+4Fe（OH）3↓+3O2↑；
（4）A．Fe（NO3）3与KClO反应时，要消耗KOH，故A正确；
B．根据生产工艺流程图，第①步氯气过量，加入KOH固体后会继续反应生成KClO，故B正确；
C．因温度较高时KOH 与Cl2 反应生成的是KClO3，而不是KClO，故C错误；
D．KClO3转化为 KCl，化合价只降不升，不符合氧化还原反应原理，故D错误；
故答案为：AB；
（5）信息可知，K2FeO4在Fe3+和Fe（OH）3催化作用下发生分解，将90%的Fe（NO3）3溶液缓慢滴加到碱性的KClO浓溶液中，并且不断搅拌，可以减少K2FeO4在过量Fe3+作用下的分解；
故答案为：减少K2FeO4在过量Fe3+作用下的分解；
（6）根据生产工艺流程图，利用元素守恒可知，硝酸铁与次氯酸钾在碱性条件下反应得溶液II中含有高铁酸钾、硝酸钾和氯化钾，所以从溶液II中分离出K2FeO4后，同时得到副产品有KCl、KNO3；
故答案为：KCl、KNO3；
（7）用碱性的碘化钾溶液溶解高铁酸钾样品，调节pH为1，高铁酸根与碘离子发生氧化还原反应，高铁酸根离子全部被还原成铁离子，碘离子被氧化成碘，根据电子得失守恒有关系2FeO42-～3I2，再根据反应2Na2S2O3+I2═Na2S4O6+2NaI，得关系式2FeO42-～3I2～6Na2S2O3，所以高铁酸钾的质量为$\frac{1}{3}$×1.0mol/L×0.015L×198g/mol=0.99g，则原高铁酸钾样品中高铁酸钾的质量分数为$\frac{0.99g}{3.96g}$×100%=25%，
故答案为：25%．

点评 本题考查实验制备方案、氧化还原反应滴定及计算、物质的分离提纯、对条件与操作的分析评价，是对学生综合能力的考查，注意题目信息的迁移运用，难度中等．

练习册系列答案
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X
YZWA
TB
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9．下列相应叙述正确的是（　　）
A．可用甲装置蒸发氯化铵溶液制氯化铵
B．可用乙装置加水分离碘酒中的碘
C．可用丙装置分离乙醇和水
D．可用丁装置分离FeCl3溶液和Fe（OH）3胶体
5．下列有关FeCl3溶液的叙述正确的是（　　）
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②恒温恒容条件下，不能说明该反应已达到平衡状态的是C（填字母）．
A．容器内混合气体颜色不再变化
B．容器内的压强保持不变
C．容器内混合气体密度保持不变．

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