题目内容

10．高铁酸钾（K2FeO4）是一种新型、高效、多功能水处理剂，不会造成二次污染．
己知高铁酸盐热稳定性差，工业上用湿法制备高铁酸钾的基本流程如图1所示：

（1）①上述氧化过程中，发生反应的离子方程式是2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3C1-+5H2O，在实际生产中一般控制反应温度30℃以下，其原因是防止生成的Na2FeO4发生分解．
②沉淀过程中加入浓KOH溶液可析出高铁酸钾（K2FeO4 ），这说明该温度下高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠的溶解度小．
③在提纯K2FeO4中采用重结晶、洗涤、低温烘干的方法，沉淀洗涤方法是将沉淀置于漏斗中，让蒸馏水浸没沉淀，使水自然流下，重复操作2-3次．
④某温度下，将C12通入NaOH溶液中，反应后得到NaCl，NaC1O，NaClO3的混合溶液，经测定ClO-与C1O3-离子的物质的量之比是1：2，则C12与氢氧化钠反应时，被还原的氯元素和被氧化的氯元素的物质的量之比为11：3．
（2）工业上还可用通过电解浓NaOH溶液制备Na2FeO4，其工作原理如图2所示：阳极的电极反应式为Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O，其中可循环使用的物质是NaOH溶液．
（3）CO2可转化为碳酸盐，其中Na2CO3是一种用途广泛的碳酸盐．
己知：25℃时，几种酸的电离平衡常数如表所示．
H2CO3H2SO3HNO2HClO
K1=4.4×10-7
K2=4.7×10-11		K1=1.2×10-2
K2=6.6×10-8		K=7.2×10-4K=2.9×10-8
25℃时，向一定浓度的Na2CO3溶液中分别滴入等物质的量浓度的下列溶液至过量：
①NaHSO3②HNO3③HC1O，溶液中的n （HCO3-）与所加入溶液体积（V）的关系如图3所示．其中符合曲线Ⅱ的溶液为①③．

分析 （1）①氯气与氢氧化钠反应产生强氧化剂次氯酸钠，硝酸铁水解产生氢氧化铁胶体，次氯酸钠将氢氧化铁氧化成高铁酸钠，据此写出氧化过程的离子方程式；已知高铁酸盐热稳定性差，在实际生产中一般控制反应温度30℃以下，其原因是防止生成的高铁酸钠发生分解；
②加入浓KOH溶液可析出高铁酸钾（K2FeO4），说明该温度下，高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠的溶解度小；
③洗涤滤渣的方法是，将滤渣放在过滤装置中，用玻璃棒将蒸馏水引流至过滤装置中，让蒸馏水浸没沉淀，使水自然流下，重复操作2～3 次；
④Cl2生成ClO-、ClO3-化合价升高，是被氧化的过程，而Cl2生成NaCl是化合价降低被还原的过程，氧化还原反应中氧化剂和还原剂之间得失电子数目相等，据ClO-与ClO3-的物质的量浓度之比可计算出失去电子的总物质的量，进而可计算得到电子的总物质的量；再根据氯元素被还原生成KCl的化合价变化为1计算出被还原的氯元素的物质的量，最后计算出被还原的氯元素和被氧化的氯元素的物质的量之比；
（2）依据阳极是铁，故阳极上铁放电生成FeO42-结合碱性环境来写出电极方程式；根据OH-在阳极被消耗，而在阴极会生成来分析；
（3）由电离平衡常数可知，酸性：H2SO3＞HNO2＞H2CO3＞HSO3-＞HClO＞HCO3-，根据强酸制备弱酸，可知H2SO3、HNO2能与碳酸钠反应生成二氧化碳，而HSO3-与HClO与碳酸钠反应只能得到碳酸氢钠．

解答 解：（1）①氯气与氢氧化钠反应产生强氧化剂次氯酸钠，硝酸铁水解产生氢氧化铁胶体，次氯酸钠将氢氧化铁氧化成高铁酸钠，离子方程式为：2Fe（OH）3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O；已知高铁酸盐热稳定性差，在实际生产中一般控制反应温度30℃以下，其原因是防止生成的高铁酸钠发生分解，
故答案为：2Fe（OH）3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O；防止生成的高铁酸钠发生分解；
②加入浓KOH溶液可析出高铁酸钾（K2FeO4），说明该温度下，高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠的溶解度小，
故答案为：该温度下，高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠的溶解度小；
③洗涤滤渣的方法是，将滤渣放在过滤装置中，用玻璃棒将蒸馏水引流至过滤装置中，让蒸馏水浸没沉淀，使水自然流下，重复操作2～3 次，
故答案为：用玻璃棒将蒸馏水引流至过滤装置中，让蒸馏水浸没沉淀，使水自然流下，重复操作2～3 次；
④Cl2生成ClO-与ClO3-是被氧化的过程，化合价分别由0价升高为+1价和+5价，
经测定ClO-和ClO3-物质的量之比为1：2，
则可设ClO-为1mol，ClO3-为2mol，被氧化的氯元素的物质的量为：1mol+2mol=3mol，
根据化合价变化可知，反应中失去电子的总物质的量为：1mol×（1-0）+2mol×（5-0）=11mol，
氧化还原反应中得失电子数目一定相等，则该反应中失去电子的物质的量也是11mol，
Cl2生成KCl是被还原的过程，化合价由0价降低为-1价，
则被还原的Cl的物质的量为：$\frac{11mol}{1-0}$=11mol，
所以被还原的氯元素和被氧化的氯元素的物质的量之比为11mol：3mol=11：3，
故答案为：11：3；
（2）阳极是铁，故阳极上铁放电生成FeO42-，由于是碱性环境，故电极方程式为：Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O，在电解时，水电离的H+在阴极放电：2H++2e-=H2↑，c（OH-）增大，Na+通过阳离子交换膜进入阴极区，使阴极区c（NaOH）增大，故NaOH可以循环使用，
故答案为：Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O；NaOH溶液；
（3）由电离平衡常数可知，酸性：H2SO3＞HNO2＞H2CO3＞HSO3-＞HClO＞HCO3-，根据强酸制备弱酸，可知H2SO3、HNO2能与碳酸钠反应生成二氧化碳，开始加入的酸较小，反应生成碳酸氢盐，溶液中碳酸氢根增大，全部转化为碳酸氢钠时，再滴加酸又转化为二氧化碳，而HSO3-与HClO与碳酸钠反应只能得到碳酸氢钠，符合曲线Ⅱ，故答案为：①③．

点评 本题以制备Na2FeO4的为载体，考查盐类的水解、弱酸的电离平衡、氧化还原反应方程的书写、计算、电极反应的书写，综合性强，有一定难度，Na2FeO4的净水是常考点，应注意归纳总结．

练习册系列答案
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3．下列反应能用H++OH-═H2O 表示的是（　　）
A．NaOH 溶液和CO2 的反应B．Ba（OH）2 溶液和稀H2SO4 的反应
C．NaHSO4溶液和KOH 反应D．石灰乳和稀H2SO4 的反应
1．动手实践：为了更好的掌握周期表的应用，某同学在做氯、溴、碘性质递变规律实验时，自己设计了一套实验方案，并记录了有关实验现象
实验步骤实验现象
①将少量的氯水滴入到适量NaBr溶液中，再滴入少量的CCl4溶液并用力振荡A．溶液分为上下两层，上层为无色，下层为橙红色
②将少量的溴水滴入到适量KI溶液中，再滴入少量的CCl4溶液并用力振荡B．溶液分为上下两层，上层为无色，下层为紫红色
请你帮助该同学整理并完成实验报告．
（1）实验目的：研究同主族元素性质递变规律．
（2）实验用品：试剂：氯水，溴水，NaBr溶液，KI溶液，CCl4溶液仪器：①试管，②胶头滴管．
（3）此实验的结论为氧化性的强弱顺序为：Cl2＞Br2＞I2．
（4）氯、溴、碘最高价氧化物对应的水化物酸性强弱（用分子式表示）：HClO4＞HBrO4＞HIO4．
（5）氟、氯、溴、碘气态氢化物稳定性大小顺序（用分子式表示）：HF＞HCl＞HBr＞HI．
（6）该同学又做了另外一个实验，向新制得的Na2S溶液中滴加新制的氯水．该实验现象为生成淡黄色沉淀．此反应的离子方程式Cl2+S2-=S↓+2Cl-．此实验的结论为氧化性Cl2＞S．
18．某温度，在1L恒容密闭容器中，加入10molCO、7molH2S，发生如下反应：CO（g）+H2S（g）?COS（g）+H2（g），达平衡时CO物质的量为8mol，下列说法正确的是（　　）
A．该温度下，化学平衡常数K=0.1
B．H2S的平衡转化率为20%
C．增大CO浓度，平衡正向移动，可以提高CO的转化率
D．升高温度，H2S浓度增加，表明该反应正方向是吸热反应
5．在一定温度下，将气体X和气体Y各0.16mol充入10L恒容密闭容器中，发生反应X（g）+Y（g）?2Z（g）△H＜0，一段时间后达到平衡．反应过程中测定的数据如下表：
t/min2479
n（Y）/mol0.120.110.100.10
下列说法正确的是（　　）
A．反应前2 min的平均速率v（Z）=2.0×10-3mol•L-1•min-1
B．其他条件不变，降低温度，正反应速率增大、逆反应速率减小
C．该温度下此反应的平衡常数K=1.44
D．其他条件不变，再充入0.2 mol Z，平衡时X的体积分数变小
15．将2molA与2molB混合于2L的密闭容器中，发生如下反应：2A（g）+3B（g）?2C（g）+xD（g），2min后达到平衡时，A的转化率为50%，测得v（D）=0.25mol/（L•min）．下列推断正确的是（　　）
A．v（C）=0.5mol/（L•min）
B．x=3
C．B的转化率为25%
D．若使用催化剂可以缩短达到平衡的时间，但A转化率不变
2．t℃时，在体积不变的密闭容器中发生反应：X（g）+3Y（g）?2Z（g），各组分在不同时刻的浓度如表：
（　　）
物质XYZ
初始浓度/mol•L-10.10.20
2 min末浓度/mol•L-10.08ab
平衡浓度/mol•L-10.050.050.1
A．平衡时，X 的转化率为20%
B．t℃时，该反应的平衡常数为40
C．增大平衡后的体系压强，v正增大，v逆减小，平衡向正反应方向移动
D．前2 min 内，用Y 的变化量表示的平均反应速率v（Y）=0.03 mol•L-1•min-1
19．黄铜矿（CuFeS2）是制取铜及其化合物的主要原料之一，还可制备硫及铁的化合物．冶炼铜的反应为8CuFeS2+21O2 $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$ 8Cu+4FeO+2Fe2O3+16SO2．
（1）若CuFeS2中Fe的化合价为+2，反应中被还原的元素是Cu、O（填元素符号）．
（2）用稀H2SO4浸泡上述反应制取铜后剩余的固体残渣，取少量所得溶液，检验溶液中存在Fe3+的方法是取少量溶液，滴加KSCN溶液，溶液变红（注明试剂、现象）．
（3）上述冶炼过程产生大量SO2．下列处理方案中合理的是bc（填代号）
a．高空排放  b．用于制备硫酸  c．用纯碱溶液吸收制Na2SO3  d．用浓硫酸吸收
（4）验证黄铜矿冶炼铜的反应后气体中含有SO2的方法是将气体通入品红溶液中，如果品红溶液褪色，加热后又变红，则证明有SO2
（5）实验室制备，收集干燥的SO2，所需仪器如下．

①其中装置A产生SO2，反应的化学方程式为Cu+2H2SO4（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O．
②请按气流方向连接各仪器接口，顺序为a→d→e→c→b→f，装置D的作用是安全瓶，防止倒吸．装置E中NaOH溶液的作用是吸收多余的SO2，防止污染空气．
20．（1）室温下，0.1 mol/L NaClO溶液的pH大于0.1 mol/L Na2SO3溶液的pH．
（选填“大于”、“小于”或“等于”）．浓度均为0.1 mol/L 的Na2SO3和Na2CO3的混合溶液中，SO32-、CO32-、HSO3-、HCO3- 浓度从大到小的顺序为c（SO32-）＞c（CO32-）＞c（HCO3-）＞c（HSO3-）．
已知：H2SO3  K1=1.54×10-2  K2=1.02×10-7  HClO  K1=2.95×10-8
H2CO3  K1=4.3×10-7  K2=5.6×10-11
（2）用标准碘溶液滴定容有SO2的水溶液，以测定水中SO2的含量，应选用淀粉溶液作指示剂，达到滴定终点的现象是当滴入最后一滴标准液，溶液由无色变为蓝色，且半分钟内不褪色．
（3）常温下，将amol/lCH3COONa溶于水配成溶液，向其中滴加等体积bmol•L-1的盐酸使溶液呈中性（不考虑醋酸和盐酸的挥发），用含a和b的代数式表示醋酸的电离平衡常数Ka=$\frac{10{\;}^{-7}（a-b）}{b}$．

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