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.
| A. | +2价 | B. | +3价 | C. | +4价 | D. | +6价 |
| 苯 | 溴 | 溴苯 | |
| 密度/g•cm-3 | 0.88 | 3.10 | 1.50 |
| 沸点/℃ | 80 | 59 | 156 |
| 在水中的溶解度 | 微溶 | 微溶 | 微溶 |
步骤1:在a中加入15mL苯和少量铁屑,再将b中4.0mL液溴慢慢加入到a中.
步骤2:充分反应后,向a中加入10mL水,然后过滤除去未反应的铁屑.
步骤3:滤液依次用10mL水、8mL 10%的NaOH溶液、10mL 水洗涤,分液得粗溴苯.
步骤4:向分出的粗溴苯中加入少量的无水氯化钙,静置、过滤即得粗产品.
(1)步骤1仪器a中发生的主要化学反应方程式为:C6H6+Br2$\stackrel{FeBr_{3}}{→}$C6H5Br+HBr.
(2)仪器c的作用是冷凝回流,回流的主要物质有:C6H6、Br2.
(3)步骤3中NaOH所发生的主要反应是:Br2+2NaOH=NaBr+NaBrO+H2O.
(4)若将图1虚线框部分改为图2装置,则 D、E可以检验出来的物质是HBr,其中试管C中苯的作用是吸收溴蒸气,能否据此判断发生了取代反应?是(填“是”或“否”).
| A. | 向明矾(KAl(SO4)2•12H2O)溶液中滴加Ba(OH)2溶液,恰好使SO42-沉淀完全:2Al3++3SO42-+3Ba2++6OH-═2Al(OH)3↓+3BaSO4↓ | |
| B. | Fe3O4溶于足量稀HNO3:Fe3O4+8H+=Fe2++2Fe3++4H2O | |
| C. | 玻璃试剂瓶被烧碱溶液腐蚀:SiO2+2Na++2OH-=Na2SiO3↓+H2O | |
| D. | VO2+与酸性高锰酸钾溶液反应:5VO2++MnO4-+H2O═5VO2++Mn2++2H+ |
| A. | 硫酸氢钠溶于水既有离子键被破坏又有共价键被破坏 | |
| B. | 单质分子中均含共价键 | |
| C. | HF与HBr相比,分子内共价键更强,所以HF沸点更高 | |
| D. | 由不同元素组成的多原子分子里,只存在极性键 |
| A. | Na+ K+ SO42- HCO3- | B. | Cu2+ K+ SO42- NO3- | ||
| C. | Na+ K+Cl- NO3- | D. | Fe3+ K+ SO42- Cl- |