Question

5．高铁酸钾是一种高效的多功能水处理剂，具有氧化、吸附、絮凝、助凝、杀菌、除臭等作用，高铁酸钾的开发和利用正日益显示出其广阔的应用前景．其制备路线如下：

试回答下列问题：
（1）高铁酸钾中铁的化合价为+6．
（2）高铁酸钾有杀菌作用，是因为其具有b
a．强还原性     b．强氧化性      c．吸附性      d．强碱性
（3）从上述流程图中可以看出，在强碱中，K₂FeO₄的溶解度＜Na₂FeO₄（填“＞”“＜”或”“=”）
（4）操作②与操作③相同，该操作名称是：过滤．
（5）反应器中，NaOH、NaClO及Fe（NO₃）₃反应生成Na₂FeO₄的离子方程式为2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．
（6）从下图可以看出，次氯酸钠浓度对高铁酸钾产率有一定影响，当高铁酸钾产率最高时，NaClO的物质的量浓度约为3.6mol/L．（计算结果保留一位小数）

Answer 1

分析 由流程可知，NaOH和NaClO的混合液中加入Fe（NO₃）₃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K₂FeO₄和NaOH，化学方程式为2KOH+Na₂FeO₄=K₂FeO₄+2NaOH，因K₂FeO₄的溶解度小于Na₂FeO₄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）K₂FeO₄中K元素化合价为+1价、O元素化合价为-2价，根据化合物中各元素化合价的代数和为0确定铁元素化合价；
（2）高铁酸钾Fe元素呈现最高价态，具有强氧化性；
（3）在复分解反应中，溶解度大的物质能转化为溶解度小的物质；
（4）分离固体和溶液采用过滤方法；
（5）反应器中，NaOH、NaClO及Fe（NO₃）₃反应生成Na₂FeO₄、Cl^-；
（6）根据图知，当NaClO浓度为270g/L时高铁酸钾的产率最高，1L溶液中m（NaClO）=270g，n（NaClO）=$\frac{270g}{74.5g/mol}$=3.6mol，根据c=$\frac{n}{V}$计算次氯酸钠物质的量浓度．

解答 解：由流程可知，NaOH和NaClO的混合液中加入Fe（NO₃）₃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K₂FeO₄和NaOH，化学方程式为2KOH+Na₂FeO₄=K₂FeO₄+2NaOH，因K₂FeO₄的溶解度小于Na₂FeO₄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）K₂FeO₄中K元素化合价为+1价、O元素化合价为-2价，根据化合物中各元素化合价的代数和为0确定铁元素化合价为+6价，故答案为：+6；
（2）高铁酸钾Fe元素呈现最高价态，最高价态的元素能得电子而具有强氧化性，所以高铁酸钾具有强氧化性，故答案为：b；
（3）在复分解反应中，溶解度大的物质能转化为溶解度小的物质，高铁酸钠能转化为高铁酸钾，所以K₂FeO₄的溶解度＜Na₂FeO₄，故答案为：＜；
（4）分离固体和溶液采用过滤方法，这两个操作是分离固体和溶液，应该采用过滤方法，故答案为：过滤；
（5）反应器中，NaOH、NaClO及Fe（NO₃）₃反应生成Na₂FeO₄、Cl^-，离子方程式为2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，故答案为：2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
（6）根据图知，当NaClO浓度为270g/L时高铁酸钾的产率最高，1L溶液中m（NaClO）=270g，n（NaClO）=$\frac{270g}{74.5g/mol}$=3.6mol，c（NaClO）=$\frac{n}{V}$=$\frac{3.6mol}{1L}$=3.6mol/L，
故答案为：3.6mol/L．

点评 本题考查物质制备，为高频考点，涉及物质的量浓度计算、物质分离和提纯、氧化还原反应、物质溶解性强弱比较等知识点，明确基本计算、基本理论及常见物质分离和提纯方法与物质性质关系即可解答，综合性较强，注意题干中信息的正确获取，题目难度不大．