题目内容

8.高铁酸钾是一种高效的多功能的水处理剂.高铁酸钾的开发和利用正日益显示出其广阔的应用前景.其制备路线如图1:

(1)操作①搅拌的目的是,操作③名称是过滤.
(2)反应器中,NaOH、NaClO及Fe(NO3)3反应的离子方程式为2Fe(OH)3+4OH-+3ClO-=2FeO4-+3Cl-+5H2O.
(3)你认为操作④能够发生转化的原因是此条件下,高铁酸钾的溶解度小于高铁酸钠或[Ksp(K2FeO4)小于Ksp(Na2FeO4)].
(4)反应的温度、原料的浓度和配比对高铁酸钾的产率都有影响.
图2为不同的温度下,Fe(NO3)3不同质量浓度对K2FeO4生成率的影响;
图3为一定温度下,Fe(NO3)3质量浓度最佳时,NaClO浓度对K2FeO4生成率的影响.
①工业生产中最佳温度为℃,此时Fe(NO3)3与NaClO两种溶液最佳质量浓度之比为6:5.
②若NaClO加入过量,氧化过程中会生成Fe(OH)3,写出该反应的离子方程式:3ClO-+Fe3++3H2O=Fe(OH)3↓+3HClO.
(5)K2FeO4在水溶液中易水解生成能使带火星的木条复燃的气体单质,请写出该反应的离子方程式4FeO42-+10H2O═4Fe(OH)3(胶体)+3O2↑+8OH-.
在“提纯”K2FeO4中采用重结晶、洗涤、低温烘干的方法,则洗涤剂最好选用B溶液(填序号).
A.H2O   B.CH3COONa、异丙醇   C.NH4Cl、异丙醇   D.Fe(NO3)3、异丙醇.

分析 由流程可知,氢氧化钠和NaClO的混合液中加入硝酸铁溶液发生反应生成Na2FeO4,为使其充分反应可用玻璃棒搅拌再加入NaOH溶液析出Na2FeO4,慢慢滴加KOH饱和溶液后,氢氧化钾和高铁酸钠发生复分解反应生成高铁酸钾和氢氧化钠,化学方程式为2KOH+Na2FeO4=K2FeO4+2NaOH,因高铁酸钾的溶解度小于高铁酸钠的溶解度,则析出K2FeO4,操作①为过滤,K2FeO4粗品重结晶后过滤、洗涤、干燥即可,以此来解答.

解答 解:由流程可知,氢氧化钠和NaClO的混合液中加入硝酸铁溶液发生反应生成Na2FeO4,为使其充分反应可用玻璃棒搅拌再加入NaOH溶液析出Na2FeO4,慢慢滴加KOH饱和溶液后,氢氧化钾和高铁酸钠发生复分解反应生成高铁酸钾和氢氧化钠,化学方程式为2KOH+Na2FeO4=K2FeO4+2NaOH,因高铁酸钾的溶解度小于高铁酸钠的溶解度,则析出K2FeO4,操作①为过滤,K2FeO4粗品重结晶后过滤、洗涤、干燥即可,
(1)操作①搅拌的目的是为了加速反应物之间的接触,加快化学反应速率,根据上面的分析可知,操作③名称是过滤,
故答案为:为了加速反应物之间的接触,加快化学反应速率;过滤;
(2)反应器中,NaOH、NaClO及Fe(NO3)3发生氧化还原反应,生成铁酸根和氯离子,反应的离子方程式为2Fe(OH)3+4OH-+3ClO-=2FeO4-+3Cl-+5H2O,
故答案为:2Fe(OH)3+4OH-+3ClO-=2FeO4-+3Cl-+5H2O;
(3)操作④是铁酸钠中加入氢氧化钾生成铁酸钾,该反应能够发生转化的原因是此条件下,高铁酸钾的溶解度小于高铁酸钠或[Ksp(K2FeO4)小于Ksp(Na2FeO4)],
故答案为:此条件下,高铁酸钾的溶解度小于高铁酸钠或[Ksp(K2FeO4)小于Ksp(Na2FeO4)];
(4)①根据图2可知,在26℃时,铁酸钾的生成率最高,所以工业生产中最佳温度为26℃,在该温度下生成高铁酸钾的产率最大,此时Fe(NO3)3与NaClO两种溶液最佳质量浓度之比为$\frac{330}{275}$=1.2,即6:5,
故答案为:26;6:5;
②若NaClO加入过量,氧化过程中会生成Fe(OH)3,原因是NaClO水解呈碱性,Fe(NO3)3水解呈酸性,二者发生互促水解,反应的离子方程式为3ClO-+Fe3++3H2O=Fe(OH)3↓+3HClO,
故答案为:3ClO-+Fe3++3H2O=Fe(OH)3↓+3HClO;
(5)高铁酸钾(K2FeO4)与水反应时,生成红褐色胶体的同时释放出一种具有氧化性的气体单质为氧气,根据电子得失守恒和质量守恒来配平,可得4FeO42-+10H2O═4Fe(OH)3(胶体)+3O2↑+8OH-,在“提纯”K2FeO4中采用重结晶、洗涤、低温烘干的方法,由于铁酸钾水解呈碱性,且易溶于水,则洗涤剂最好选用CH3COONa、异丙醇溶液,故选B,
故答案为:4FeO42-+10H2O═4Fe(OH)3(胶体)+3O2↑+8OH-;B.

点评 本题考查物质的制备方案的设计,题目难度中等,解答本题时注意把握题给信息,学习中注重知识迁移能力的培养.

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