题目内容

【题目】研究证明,高铁酸钾不仅能在饮用水源和废水处理过程中去除污染物,而且不产生任何诱变致癌的产物,具有高度的安全性。湿法制备高铁酸钾是目前最成熟的方法,实验步骤如下:

A.直接用天平称取60.5gFe(NO3)3·9H2O、30.0gNaOH、17.1gKOH。

B.在冰冷却的环境中向NaClO溶液中加入固体NaOH并搅拌,又想其中缓慢少量分批加入Fe(NO3)3·9H2O,并不断搅拌。

C.水浴温度控制在20℃,用电磁加热搅拌器搅拌1.5h左右,溶液成紫红色时,即表明有Na2FeO4生成。

D.在继续充分搅拌的情况下,向上述的反应液中加入固体NaOH至饱和。

E.将固体KOH加入到上述溶液中至饱和。保持温度在20℃,并不停的搅拌15min,可见到烧杯壁有黑色沉淀物生成,即K2FeO4.

(1)①步骤B中不断搅拌的目的是_______。

②步骤C中发生反应的离子方程式为______。

③由以上信息可知:高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠_______(填“大”或“小”)。

(2)高铁酸钾是一种理想的水处理剂,与水反应生成O2、Fe(OH)3(胶体)和KOH。① 该反应的离子方程式为______。②高铁酸钾作为水处理剂发挥的作用是_______。③ 在提纯K2FeO4时采用重结晶、洗涤、低温烘干的方法,则洗涤剂最好选用_______。

A.H2O B.稀KOH溶液、异丙醇 C.NH4Cl溶液、异丙醇 D.Fe(NO3)3溶液、异丙醇

(3)高铁酸钠还可以用电解法制得,其原理可表示为Fe+2NaOH+2H2O3H2↑+Na2FeO4,则阳极材料是____,电解液为______。

(4)25℃时,Ksp(CaFeO4)=4.536×10-9,若要使100mL1.0×10-3mol/L的K2FeO4溶液中的c(FeO42-)完全沉淀,理论上要加入Ca(OH)2的物质的量为_____mol。

(5)干法制备高铁酸钾的方法是Fe2O3、KNO3、KOH混合加热共熔生成黑色高铁酸钾和KNO2等产物。则该方法中氧化剂与还原剂的物质的量之比为______。

【答案】使固体充分溶解(或其他合理说法) 2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+5H2O+3Cl- 小 4FeO42-+10H2O=4Fe(OH)3(胶体)+8OH-+3O2↑ 消毒、净水 B 铁 NaOH溶液 4.536×10-5 3:1

【解析】

(1)①搅拌操作可增加固体与液体的接触面积;

②步骤C中发生反应是NaClO溶液中加入固体NaOH和Fe(NO3)3·9H2O,在20℃左右,生成Na2FeO4;

③在Na2FeO4的浓溶液中加入KOH固体,有高铁酸钾析出,根据溶解度大的制备溶解度小的可得;

(2)①该反应中Fe元素化合价由+6价变为+3价、O元素化合价由-2价变为0价,根据转移电子相等配平方程式;②高铁酸钾在铁元素为+6价,有强氧化性,还原产物Fe3+,在水溶液中易水解生成氢氧化铁胶体;③洗涤剂的选择要求:要对K2FeO4水解能起到抑制作用的试剂;

(3)电解总反应在碱性条件下进行,电解时阳极发生氧化反应,铁失电子生成高铁酸根离子;

(4)根据溶度积常数计算;

(5)根据含元素化合价升高的物质为还原剂,含元素化合价降低的物质为氧化剂,并根据得失电子守恒氧化剂与还原剂的物质的量之比。

(1)①搅拌操作可增加固体与液体的接触面积,则步骤B中不断搅拌的目的是使固体充分溶解;

②步骤C中中发生反应是NaClO溶液中加入固体NaOH和Fe(NO3)3·9H2O,在20℃左右,生成Na2FeO4,此时发生反应的离子方程式为2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+5H2O+3Cl-;

③根据题,将KOH加入Na2FeO4得到K2FeO4,说明高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠小;

(2)①该反应中Fe元素化合价由+6价变为+3价、O元素化合价由-2价变为0价,其转移电子数为6,根据转移电子相等、电荷守恒配平方程式为4FeO42-+10H2O=4Fe(OH)3(胶体)+3O2↑+8OH-;②高铁酸钾(K2FeO4)具有极强的氧化性,是一种优良的水处理剂,起到杀菌消毒作用,形成胶体具有吸附悬浮杂质的作用;③洗涤剂的选择要求:要对K2FeO4水解能起到抑制作用的试剂,在选项中,A能让K2FeO4水解,B中醋酸钠水解显碱性,对K2FeO4水解能起到抑制作用,C和D中的铵根和三价铁离子易水解,且水解后显酸性,对K2FeO4水解能起到促进作用,故选B,故答案为:B;

(3)电解总反应在碱性条件下进行,电解时阳极发生氧化反应,铁失电子生成高铁酸根离子,则阳极材料是Fe,电解液为NaOH溶液;

(4)25℃时,CaFeO4的Ksp=4.536×10-9,若要使100mL1.0×10-3molL-1的K2FeO4溶液中的c(FeO42-)完全沉淀,理论上至少要加入的Ca(OH)2的物质的量=×0.1L=mol/L×0.1L=4.536×10-5mol;

(5)干法制备高铁酸钾的方法是将Fe2O3、KNO3、KOH混合加热共熔生成紫红色高铁酸钾和KNO2等产物,其中氮元素化合价从+5价降到+3价,得2e-,KNO3为氧化剂,Fe2O3中铁元素化合价从+3价升到+6价,共失去电子6e-,为还原剂,得失电子相等,则氧化剂与还原剂的物质的量之比为3:1。

练习册系列答案
相关题目

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网