题目内容

1．I．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，生产工艺如图1：

已知：
①温度较低时：2KOH+Cl2→KCl+KClO+H2O
②温度较高时：6KOH+3Cl2→5KCl+KClO3+3H2O
③Fe（NO3）3+KClO+KOH→K2FeO4+KNO3+KCl+H2O（未配平）
（1）该生产应在温度较低的情况下进行（填“较高”或“较低”）．
（2）请配平反应③并回答有关问题：
2Fe（NO3）3+3KClO+10KOH→2K2FeO4+6KNO3+3KCl+5H2O
当生成396克K2FeO4理论上需要67.2L Cl2（标况下），整个过程中转移的电子数目为6mol．
（3）在“反应液I”中加KOH固体的目的是A、B．
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 KClO
II．由于Fe（OH）2极易被氧化，所以实验室很难用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色、纯净的Fe（OH）2沉淀．应用如图2的电解实验可制得纯净的Fe（OH）2沉淀．两电极的材料分别为石墨和铁．
（1）a电极材料应为Fe，电极反应式为Fe-2e-=Fe2+．
（2）电解液c可以是BC．（填编号）
A．纯水    B．NaCl溶液    C．NaOH溶液    D．CuCl2溶液
（3）d是苯（C6H6），其作用为隔绝空气防止氢氧化亚铁被氧化．
（4）为了在较短时间内看到白色沉淀，可采取的措施是B、C．（填编号）
A．改用稀硫酸做电解液       B．适当增大电源的电压
C．适当减小两电极间距离     D．适当降低电解液的温度
（5）若c用Na2SO4溶液，当电解一段时间看到白色Fe（OH）2沉淀后，再反接电源电解，除在电极上可以看到气泡外，混合物中另一明显现象为白色沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色．

分析 I．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）由工艺流程及③可知，利用Fe（NO3）3与KClO制备K2FeO4，由信息②可知温度较高KOH与Cl2 反应生成的是KClO3；
（2）根据化合价升降法配平化学方程式；根据反应Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O和2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O，可得关系式2K2FeO4～3Cl2，根据关系式可计算出氯气的物质的量；
（3）KOH和氯气反应生成KClO，除去未反应的氯气，且只有碱性条件下，铁离子才能和次氯酸根离子发生氧化还原反应生成高铁酸根离子；
II．（1）制纯净的Fe（OH）2沉淀，则Fe为阳极，失去电子，a与电源正极相连，则a为阳极；
（2）纯水导电性太差，影响物质的制备，而NaCl、NaOH溶液中氢离子放电，可生成Fe（OH）2沉淀，电解液为CuCl2溶液，发生Fe+CuCl2=Cu+CuCl2；
（3）苯的密度水的小，不溶于水，可隔绝空气，防止氢氧化亚铁被氧化；
（4）短时间内看到白色沉淀，增大反应的速率即可；
（5）反接电源时，电解方程式是2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2H2↑+O2↑，生成的O2会将Fe（OH）2氧化．

解答 解：I．（1）由工艺流程及③可知，利用Fe（NO3）3与KClO制备K2FeO4，由信息②可知温度较高KOH与Cl2 反应生成的是KClO3．由信息①可知，在低温下KOH与Cl2 反应生成的是KClO．故选择低温较低，
故答案为：温度较低；
（2）反应③中铁元素从+3价升到+6价，氯元素从+1价降到-1价，根据化合价升降法及元素守恒可知反应方程式为：2Fe（NO3）3+3KClO+10KOH→2K2FeO4+6KNO3+3KCl+5H2O，根据反应Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O和2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O，可得关系式2K2FeO4～3Cl2，396克 K2FeO4的物质的量为2mol，根据关系式可知氯气的物质的量为3mol，标况下体积为3mol×22.4mol/L=67.2L，反应③中铁元素从+3价升到+6价，2molK2FeO4转移的电子数目为6mol，
故答案为：2、3、10、2、6、3、5；67.2L；6mol；
（3）KOH和氯气反应生成KClO，除去未反应的氯气，且只有碱性条件下，铁离子才能和次氯酸根离子发生氧化还原反应生成高铁酸根离子，所以加入KOH的目的是除去氯气且使溶液为后一步反应提供碱性，
故答案为：A、B；
II．（1）制纯净的Fe（OH）2沉淀，则Fe为阳极，失去电子，a与电源正极相连，则a为阳极，发生的电极反应为Fe-2e-=Fe2+，
故答案为：Fe；Fe-2e-=Fe2+；
（2）纯水导电性太差，影响物质的制备，而NaCl、NaOH溶液中氢离子放电，可生成Fe（OH）2沉淀，电解液为CuCl2溶液，发生Fe+CuCl2=Cu+CuCl2，则电解液c可选择BC，
故答案为：BC；
（3）苯的密度水的小，不溶于水，可隔绝空气，防止氢氧化亚铁被氧化，为防止氢氧化亚铁被氧化，
故答案为：隔绝空气防止氢氧化亚铁被氧化；
（4）短时间内看到白色沉淀，适当增大电源电压、适当缩小两电极间距离可增大反应的速率，而改用稀硫酸不能生成沉淀，降低温度反应速率减慢，
故答案为：B、C；
（5）反接电源时，电解方程式是2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2H2↑+O2↑，生成的O2会将Fe（OH）2氧化，其现象是白色沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色，
故答案为：白色沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色．

点评 本题考查学生阅读题目获取信息的能力、对工艺流程的理解与条件的控制、氧化还原反应的应用、电化学知识的应用等，题目难度中等，需要学生具有扎实的基础知识与灵活运用知识解决问题的能力，注意基础知识的掌握．

练习册系列答案
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（3）C装置的作用是干燥氯气．
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10．现拟在实验室里利用空气和镁粉为原料制取少量纯净的氮化镁（Mg3N2）．已知实验中可能会发生下列反应：
①2Mg+O2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO；  ②3Mg+N2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mg3N2；  ③2Mg+CO2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO+C；
④Mg+H2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgO+H2↑；  ⑤Mg3N2+6H2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Mg（OH）2↓+2NH3↑．
可供选择的装置和药品如图所示（镁粉、还原铁粉均已干燥；装置内所发生的反应是完全的；整套装置的末端与干燥管相连）．

回答下列问题：
（1）在设计实验方案时，除装置A、E外，还应选择的装置（填字母代号）BDF，
其目的分别是（可不填满）：
选择B，目的是目的是除气流中的水蒸汽，避免反应④发生；
选择D，目的是目的是除去空气中的CO2，避免反应③发生；
选择F，目的是目的是除去空气中的氧气，避免反应①发生；
选择无，目的是无．
（2）连接并检查实验装置的气密性．实验开始时，打开自来水的开关，将空气从5升的空气储气瓶压入反应装置，则气流流经导管的顺序是（填字母代号）：i→j→h→g→d→c→k→l→a→b．
（3）通气后，如果同时点燃A、F装置的酒精灯，对实验结果有何影响？制得的氮化镁不纯，原因是因为A装置没有排完空气前就加热会使空气中的氧气、CO2、水蒸气等与镁反应生成其他物质．
（4）请设计一个实验，验证产物是氮化镁：将产物取少量置于试管中，加入适量水并加热．将湿润的红色石蕊试纸置于试管口，若试纸变蓝，则说明产物中含有Mg3N2，若试纸不变蓝，则不含有Mg3N2．
11．FeCl3在现代工业生产中应用广泛．某化学研究性学习小组模拟工业生产流程制备无水FeCl3，再用副产品FeCl3溶液吸收有毒的H2S．
I．经查阅资料得知：无水FeCl3在空气中易潮解，加热易升华．他们设计了制备无水FeCl3的实验方案，装置示意图（加热及夹持装置略去）及操作步骤如下：

①检查装置的气密性；
②通入干燥的Cl2，赶尽装置中的空气；
③用酒精灯在铁屑下方加热至反应完成
④…
⑤体系冷却后，停止通入Cl2，并用干燥的N2赶尽Cl2，将收集器密封
请回答下列问题：
（1）装置A中反应的化学方程式为2Fe+3Cl2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeCl3．
（2）第③步加热后，生成的烟状FeCl3大部分进入收集器，少量沉积在反应管A右端要使沉积的FeCl3进入收集器，第④步操作是在沉积的FeCl3固体下方加热．
（3）上述操作步骤中，为防止FeCl3潮解所采取的措施有（填步骤序号）②、⑤．
（4）装置D中FeCl2全部反应后，因失去吸收Cl2的作用而失效，写出检验FeCl2是否失效的试剂：酸性高锰酸钾溶液．
Ⅱ．该组同学用装置D中的副产品FeCl3溶液吸收H2S，得到单质硫；过滤后，再以石墨为电极，在一定条件下电解滤液．
（5）FeCl3与H2S反应的离子方程式为2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+．
（6）电解池中H+在阴极放电产生H2，阳极的电极反应式为Fe2+-e-=Fe3+．
（7）综合分析实验Ⅱ的两个反应，可知该实验有两个显著优点：①H2S的原子利用率为100%；②FeCl3可以循环利用．

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