Question

16．以绿矾（FeSO₄•7H₂O）为原料制备高铁酸钾（K₂FeO₄）的流程如图1：

（1）“氧化”时发生反应的离子方程式为2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O．
（2）“合成”时生成Na₂FeO₄的离子方程式为3ClO^-+10OH^-+2Fe³⁺═2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．不同温度和pH下FeO₄^2-在水溶液中的稳定性如图2所示．
为了提高“合成”时Na₂FeO₄的产率，下列措施可行的是AC（填字母）．
A．充分搅拌反应液
B．控制反应在60℃左右进行
C．将氧化后所得溶液分多次加入NaClO和NaOH混合溶液中
D．将NaClO和NaOH混合溶液分多次加入氧化后所得溶液中
（3）“滤渣”的主要成分为Fe（OH）₃（填化学式）．
（4）向“过滤”后的滤液中加入饱和KOH溶液可析出K₂FeO₄晶体，说明该温度下两者饱和溶液的物质的量浓度c（K₂FeO₄）＜c（Na₂FeO₄）（填“＜”、“＞”或“=”）；此时母液中的阴离子除FeO₄^2-和OH^-外，一定还含有SO₄^2-、Cl^-．

Answer 1

分析 以绿矾（FeSO₄•7H₂O）制备高铁酸钾，由制备流程可知，绿矾溶于水形成FeSO₄溶液，加入稀硫酸和过氧化氢，亚铁离子与过氧化氢发生氧化还原反应生成铁离子，向硫酸铁溶液加入NaClO和NaOH混合溶液发生反应：3ClO^-+10OH^-+2Fe³⁺═2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，部分铁离子生成Fe（OH）₃，过滤分离出Fe（OH）₃，再加饱和KOH发生Na₂FeO₄+2KOH=K₂FeO₄+2NaOH，经过冷却结晶，过滤洗涤、干燥几个步骤，洗涤选择乙醇，防止高铁酸钾溶解而损失，以此来解答．

解答 解：（1）氧化过程亚铁离子与过氧化氢发生氧化还原反应生成铁离子，反应为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O；
故答案为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O；
（2）“合成”时生成Na₂FeO₄的离子方程式为：3ClO^-+10OH^-+2Fe³⁺═2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
根据图2：K₂FeO₄的稳定性随着温度的升高而减弱，pH越小，氢离子浓度增大，FeO₄^2-稳定性越弱，
A．充分搅拌反应液，正确；
B．60℃左右时，FeO₄^2-稳定性弱，错误；
C．将氧化后所得溶液分多次加入NaClO和NaOH混合溶液中，碱性较强，FeO₄^2-稳定性强，正确；
D．将NaClO和NaOH混合溶液分多次加入氧化后所得溶液中，碱性较弱，FeO₄^2-稳定性弱，错误；
故答案为：3ClO^-+10OH^-+2Fe³⁺═2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；AC；
（3）硫酸铁溶液中加入NaClO和NaOH混合溶液，部分铁离子生成Fe（OH）₃，过滤分离出Fe（OH）₃，滤渣为Fe（OH）₃，
故答案为：Fe（OH）₃；
（4）加饱和KOH发生Na₂FeO₄+2KOH=K₂FeO₄+2NaOH，由溶解度小的制取溶解度更小的，故该温度下两者饱和溶液的物质的量浓度c（K₂FeO₄）＜c（Na₂FeO₄）；母液中的阴离子除FeO₄^2-和OH^-外，一定还含有SO₄^2-、Cl^-；
故答案为：＜；SO₄^2-、Cl^-．

点评 本题考查了物质的制备，涉及对工艺流程的理解、氧化还原反应、对条件的控制选择与理解等，理解工艺流程原理是解题的关键，是对学生综合能力的考查，需要学生具备扎实的基础与灵活运用能力，题目难度中等．