Question

9．氯化铁和高铁酸钾都是常见的水处理剂，如图为制备粗高铁酸钾的工业流程．

请回答下列问题：
（1）氯化铁做净水剂的原因是（结合化学用语表达）Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，水解产生的Fe（OH）₃胶体能够吸附杂质．
（2）吸收剂X的化学式为FeCl₂，氧化剂Y的化学式为NaClO．
（3）碱性条件下反应①的离子方程式为3ClO^-+2Fe³⁺+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．
（4）过程②将混合溶液搅拌半小时，静置，抽滤获得粗产品．该反应的化学方程式为2KOH+NaFeO₄=K₂FeO₄+2NaOH，请根据反应原理分析反应能发生的原因K₂FeO₄溶解度小于NaFeO₄，析出晶体，促进反应进行．
（5）K₂FeO₄在水溶液中易发生反应：4FeO₄^2-+10H₂O=4Fe（OH）₃+8OH^-+3O₂↑．在提纯K₂FeO₄时采用重结晶、洗涤、低温烘干的方法，则洗涤剂最好选用B（填序号）．
A．H₂O   B．稀KOH溶液   C．NH₄Cl溶液    D．Fe（NO₃）₃溶液
除了这种洗涤剂外，一般工业生产还要加入异丙醇作为洗涤剂，你认为选择异丙醇的原因是高铁酸钾在异丙醇中的溶解度小于在水中的溶解度，用异丙醇洗涤有利于提高产品回收率．
（6）高铁电池是正在研制中的充电电池，具有电压稳定、放电时间长等优点．以高铁酸钾、二氧化硫和三氧化硫为原料，硫酸钾为电解质，用惰性电极设计成能在高温下使用的电池，写出该电池的正极反应式FeO₄^2-3e^-+4SO₃═Fe³⁺+4SO₄^2-．

Answer 1

分析 氯气与铁反应生成三氯化铁，冷却得到三氯化铁固体，尾气中含有氯气，用氯化亚铁溶液吸收得到氯化铁溶液，把氯化铁固体溶于吸收液得到浓氯化铁溶液，氯气与氢氧化钠溶液反应生成次氯酸钠溶液，次氯酸钠具有强氧化性，与氯化铁溶液反应生成Na₂FeO₄，然后向该溶液中加饱和的KOH溶液，析出固体K₂FeO₄，
（1）氯化铁做净水剂是因为Fe³⁺水解为Fe（OH）₃胶体的缘故；
（2）吸收剂X的与Cl₂反应的产物是FeCl₃，X是FeCl₂；Cl₂与氢氧化钠反应生成NaClO和NaCl，其中NaClO能做氧化剂；
（3）碱性条件下根据反应物和产物可知，反应①的离子方程式为3ClO^-+2Fe³⁺+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
（4）根据溶解度大小分析可知，在反应中溶解度小的物质先析出，会促进反应的进行；
（5）K₂FeO₄ 在水溶液中易发生反应：4FeO₄^2-+10H₂O═4Fe（OH）₃+8OH^-+3O₂↑，所以用碱液来洗涤，抑制水解，不引入新的杂质所以用稀KOH溶液；异丙醇易挥发；
（6）依据原电池原理分析判断，负极上是发生氧化反应，正极上是得电子发生还原反应，高铁酸根离子被二氧化硫还原为铁离子，结合电解质溶液书写电极反应．

解答 解：（1）氯化铁做净水剂是因为Fe³⁺水解为Fe（OH）₃胶体的缘故，原理为Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃（胶体）+3H⁺，Fe（OH）₃胶体能够吸附杂质；
故答案为：Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，水解产生的Fe（OH）₃胶体能够吸附杂质；
（2）吸收剂X的与Cl₂反应的产物是FeCl₃，X是FeCl₂；Cl₂与氢氧化钠反应生成NaClO和NaCl，其中NaClO能做氧化剂，所以Y为NaClO，
故答案为：FeCl₂；NaClO；
（3）碱性条件下根据反应物和产物可知，反应①的离子方程式为3ClO^-+2Fe³⁺+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
故答案为：3ClO^-+2Fe³⁺+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
（4）该反应的化学方程式为2KOH+Na₂FeO₄ =K₂FeO₄+2NaOH，反应能发生的原因是K₂FeO₄溶解度小，析出晶体，促进反应进行；
答案为：K₂FeO₄溶解度小于NaFeO₄，析出晶体，促进反应进行；
（5）K₂FeO₄ 在水溶液中易发生反应：4FeO₄^2-+10H₂O═4Fe（OH）₃+8OH^-+3O₂↑，所以用碱液来洗涤，抑制水解，不引入新的杂质所以用稀KOH溶液，高铁酸钾在异丙醇中的溶解度小于在水中的溶解度，用异丙醇洗涤有利于提高产品回收率；
故答案为：B；高铁酸钾在异丙醇中的溶解度小于在水中的溶解度，用异丙醇洗涤有利于提高产品回收率；
（6）以高铁酸钾、二氧化硫和三氧化硫原料，以硫酸酸钾为电解质，用惰性电极设计成高温下使用的电池，高铁酸根离子得到电子生成铁离子，用传导离子硫酸根离子配平电极反应，该电池正极电极反应式：FeO₄^2-3e^-+4SO₃═Fe³⁺+4SO₄^2-；
故答案为：FeO₄^2-3e^-+4SO₃═Fe³⁺+4SO₄^2-．

点评 本题考查了物质的制备流程的理解应用、实验基本操作、物质性质的分析应用、氧化还原反应、电化学等，题目涉及的知识点较多，侧重于考查学生的实验能力和对基础知识的综合应用能力，熟练掌握基础是关键，题目难度中等．