Question

15．新型净水剂高铁酸钾（K₂FeO₄）为暗紫色固体，可溶于水，在中性或酸性溶液中逐渐分解，在碱性溶液中稳定．工业上制备K₂FeO₄的常用方法有两种．
方法Ⅰ：次氯酸盐氧化法．
工艺流程如图所示．

（1）完成“氧化”过程中反应的化学方程式：
2FeCl₃+10NaOH+3NaClO═2Na₂FeO₄+9NaCl□+5H₂O□，其中氧化剂是NaClO（填化学式）．
（2）“转化”过程中发生反应的化学方程式为Na₂FeO₄+2KOH=K₂FeO₄+2NaOH．
（3）上述工艺得到的高铁酸钾常含有杂质，可用重结晶法提纯，操作是：将粗产品用稀KOH溶液溶解，然后再加入饱和KOH溶液，冷却结晶，过滤．

Answer 1

分析 氯化铁溶液、次氯酸钠溶液和氢氧化钠溶液混合发生氧化还原反应生成高铁酸钠、氯化钠和水，加入40%的氢氧化钠溶液除杂，过滤得到氯化钠固体和滤液，滤液中加入氢氧化钾溶液实现高铁酸钠转化为高铁酸钾沉淀，冷却结晶过滤得到高铁酸钾固体；
（1）反应中NaClO是氧化剂，还原产物是NaCl，根据元素守恒，可知反应式中需要补充NaCl和H₂O．根据化合价升降法配平方程式．
（2）由工艺流程可知，“氧化”过程除杂后的滤液中含有Na₂FeO₄，“转化”过程的产物为K₂FeO₄，故“转化”过程是在加入KOH溶液后，将Na₂FeO₄转化为溶解度更小的K₂FeO₄．
（3）由题目信息可知，K₂FeO₄可溶于水，在中性或酸性溶液中能分解，在碱性溶液中稳定，在分离提纯的时候就要在碱性环境中进行，要防止引入新杂质，所以需要将K₂FeO₄粗产品在稀KOH溶液中溶解，然后加入饱和KOH溶液，冷却结晶．

解答 解：（1）反应中FeCl₃→Na₂FeO₄，铁元素化合价由+3价升高为+6价，化合价总升高3价，NaClO→NaCl，氯元素化合价由+1降低为-1价，化合价总共降低2价，化合价升降最小公倍数为6，故FeCl₃系数为2，NaClO系数为3，由铁元素守恒可知 Na₂FeO₄系数为2，由氯元素守恒可知NaCl系数为2×3+3=9，根据钠元素守恒可知NaOH系数为9+2×2-3=10，由氢元素守恒可知H₂O系数为5，配平方程式为2FeCl₃+10NaOH+3NaClO=2Na₂FeO₄+9NaCl+5H₂O；
反应中NaClO→NaCl，氯元素化合价由+1降低为-1价，NaClO是氧化剂，
故答案为：2；10；3；2；9NaCl；5H₂O；NaClO；
（2）“转化”过程是在加入KOH溶液后，将Na₂FeO₄转化为溶解度更小的K₂FeO₄，反应方程式为Na₂FeO₄+2KOH=K₂FeO₄+2NaOH；
故答案为：Na₂FeO₄+2KOH=K₂FeO₄+2NaOH；
（3）由题目信息可知，K₂FeO₄可溶于水，在中性或酸性溶液中能分解，在碱性溶液中稳定，在分离提纯的时候就要在碱性环境中进行，要防止引入新杂质，所以需要将K₂FeO₄粗产品在稀KOH溶液中溶解，然后加入饱和KOH溶液，冷却结晶，过滤．
故答案为：稀KOH溶液；再加入饱和KOH溶液，冷却结晶，过滤．

点评 本题考查方程式的书写、基本的实验操作、阅读题目获取信息能力等，难度中等，需要学生具备综合运用知识及题目信息分析问题、解决问题能力．对于这类题目，需要搞清楚每一步反应物、生成物，清楚工艺流程原理．