Question

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

（1）反应①应该在温度较低的情况下进行．因在温度较高时KOH与Cl₂反应生成的是KClO₃．写出在温度较低时KOH与Cl₂反应的化学方程式

 

，当反应中转移2mol电子时，消耗的氯气在标准状况下的体积约为

 

L．
（2）在反应液I中加入KOH固体的目的是

 

（填编号）．
A．与反应液I中过量的Cl₂继续反应，生成更多的KClO
B．KOH固体溶解时会放出较多的热量，有利于提高反应速率
C．为下一步反应提供碱性的环境
D．使KClO₃转化为KClO
（3）从溶液II中分离出K₂FeO₄后，还会有副产品KNO₃、KCl，则反应③中发生的离子反应方程式为

 

．
（4）如何判断K₂FeO₄晶体已经洗涤干净

 

．
（5）高铁酸钾（K₂FeO₄）作为水处理剂的优点是既具有强氧化性能杀菌消毒，同时其还原产物还能与水反应
生成胶体吸附杂质，具有优良的净水效果．其离子反应是：FeO₄^2-+H₂O→Fe（OH）₃（胶体）+O₂↑
完成并配平方程式，将完整的离子方程式写在后面横线上：

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,制备实验方案的设计

专题：氮族元素

分析：足量氯气通入氢氧化钾溶液中低温反应生成次氯酸钾、氯化钾和水，加入固体氢氧化钾除去氯化钾得到减小次氯酸钾浓溶液，加入硝酸铁浓溶液纯化洗涤干燥得到高铁酸钾；
（1）根据题目信息、氧化还原反应中化合价发生变化确定产物以及电子得失守恒和质量守恒来配平；根据化合价升高，计算电子转移，结合化学方程式定量关系计算；
（2）根据生产工艺流程图，第①步氯气过量，第③步需要碱性条件，在温度较高时KOH 与Cl₂ 反应生成的是KClO₃，氧化还原反应中化合价有升有降；
（3）根据题目信息、氧化还原反应中化合价发生变化确定产物以及电子得失守恒和质量守恒来配平；
（4）检验最后一次的洗涤中无Cl^-即可；
（5）根据氧化还原反应电子得失守恒配平．

解答： 解：（1）据题目信息，在温度较低时KOH与Cl₂反应生成次氯酸钾、氯化钾和水，根据电子得失守恒和质量守恒来配平，可得2KOH+Cl₂

加热  .

KClO+KCl+H₂O；氯元素化合价0价变化为-1价，+1价，电子转移为e-，当反应中转移2mol电子时，消耗氯气2mol，消耗的氯气在标准状况下的体积约为=2mol×22.4L/mol=44.8L   
故答案为：2KOH+Cl₂=KClO+KCl+H₂O；44.8；
（2）A、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A正确；
B、因温度较高时KOH 与Cl₂ 反应生成的是KClO₃，而不是KClO，故B错误；
C、第③步需要碱性条件，所以碱要过量，故C正确；
D、KClO₃转化为 KClO，化合价只降不升，故D错误；
故选：AC；
（3）据题目信息和氧化还原反应中化合价发生变化确定找出反应物：Fe³⁺、ClO^-，生成物：FeO₄^2-、Cl^-，根据电子得失守恒和质量守恒来配平，可得2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，故答案为：2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；  
（4）因只要检验最后一次的洗涤中无Cl^-，即可证明K₂FeO₄晶体已经洗涤干净，故答案为：用试管取少量最后一次的洗涤液，加入硝酸银溶液，无白色沉淀则已被洗净；
（5）根据电子得失守恒和质量守恒来配平，可得4FeO₄^2-+10H₂O═4Fe（OH）₃（胶体）+3O₂↑+8OH^-，故答案为：4FeO₄^2-+10H₂O═4Fe（OH）₃（胶体）+3O₂↑+8OH^-．

点评：本题结合高铁酸钾（K₂FeO₄）的制备主要考查了氧化还原反应的知识、离子的检验等，培养了学生运用知识的能力，题目难度中等．