题目内容

4．高铁酸钾（K2FeO4）是一种绿色高效水处理剂．某学习小组用图所示装置（夹持仪器已略去）制备KClO溶液，并通过KClO溶液与Fe（NO3）3溶液的反应制备K2FeO4．

查阅资料知K2FeO4的部分性质如下：
①溶于水、微溶于浓KOH溶液
②在0℃～5℃、强碱性溶液中比较稳定
③Fe3+和Fe（OH）3催化作用下发生分解
④酸性至弱碱性条件下，能与水反应生成Fe（OH）3和O2．
请回答下列问题：
（1）仪器C和D中都盛有KOH溶液，其中C中KOH溶液的作用是与氯气反应制得次氯酸钾，作氧化剂．
（2）Cl2与KOH的浓溶液在较高温度下反应生成KClO3．为保证反应生成KClO，需要将反应温度控制在0～5℃下进行，在不改变KOH溶液浓度的前提下，实验中可以采取的措施是缓慢滴加盐酸、装置C用冰水浴中．
（3）在搅拌下，将Fe（NO3）3饱和溶液缓慢滴加到KClO饱和溶液中即可制取K2FeO4，写出该反应的化学方程式2Fe（NO3）3+3KClO+10KOH=2K2FeO4+6KNO3+3KCl+5H2O．
（4）制得的粗产品中含有Fe（OH）3、KCl等杂质．
提纯方案：
将一定量的K2FeO4粗产品溶于冷的3mol/L KOH溶液中，用砂芯漏斗（硬质高硼玻璃）过滤，将滤液置于冰水浴中，向滤液中加入饱和KOH溶液，搅拌、静置，再用砂芯漏斗过滤，晶体用适量乙醇洗涤2～3次后，在真空干燥箱中干燥．
第一次和第二次过滤得到的固体分别对应的是（填化学式）Fe（OH）3、K2FeO4，过滤时不用普通漏斗而采用砂芯漏斗的原因是（用离子方程式说明）SiO2+2OH-=SiO32-+H2O．

分析 根据实验装置图可知，A装置中用高锰酸钾与盐酸反应制得氯气，氯气中有挥发出的来的氯化氢，所以B装置中饱和食盐水是除去氯气中的氯化氢，装置C中用氯气与氢氧化钾溶液应制得次氯酸钠，反应的尾气氯气用氢氧化钾吸收，
（1）装置C中用氯气与氢氧化钾溶液应制得次氯酸钾，作氧化剂；
（2）Cl2和KOH在较高温度下反应生成KClO3，制取KClO温度反应在0℃～5℃，装置C应放在冰水浴中，应降低通入氯气的速率；
（3）在KOH溶液中，Fe（NO3）3与KClO应生成K2FeO4、KCl和KNO3；
（4）用砂芯漏斗过滤，除去氢氧化铁，由于K2FeO4可溶于水、微溶于浓KOH溶液，将滤液置于冰水浴中，向滤液中加入饱和的KOH溶液，析出K2FeO4晶体，再进行过滤；普通漏斗成分为SiO2，易与氢氧化钾反应．

解答 解：（1）装置C中用氯气与氢氧化钾溶液应制得次氯酸钾，作氧化剂；
故答案为：与氯气反应制得次氯酸钾，作氧化剂；
（2）Cl2和KOH在较高温度下反应生成KClO3，制取KClO温度反应在0℃～5℃，装置C应放在冰水浴中，缓慢滴加盐酸，减慢生成氯气的速率，
故答案为：缓慢滴加盐酸、装置C用冰水浴中；
（3）将Fe（NO3）3饱和溶液缓慢滴加到KClO饱和溶液中即可制取K2FeO4，则在KOH溶液中，Fe（NO3）3与KClO应生成K2FeO4、KCl和KNO3，反应的方程式为：2Fe（NO3）3+3KClO+10KOH=2K2FeO4+6KNO3+3KCl+5H2O；
故答案为：2Fe（NO3）3+3KClO+10KOH=2K2FeO4+6KNO3+3KCl+5H2O；
（4）因为Fe（OH）3不溶于水，所以第一次用砂芯漏斗过滤，除去Fe（OH）3，则得到的固体为Fe（OH）3，由于K2FeO4可溶于水、微溶于浓KOH溶液，将滤液置于冰水浴中，向滤液中加入饱和的KOH溶液，析出K2FeO4晶体，再进行过滤，则第二次用砂芯漏斗过滤，得到K2FeO4晶体；普通漏斗成分为SiO2，易与氢氧化钾反应，离子方程式为：SiO2+2OH-=SiO32-+H2O，
故答案为：Fe（OH）3；K2FeO4；SiO2+2OH-=SiO32-+H2O．

点评 本题考查实验制备方案、氧化还原反应滴定及计算、物质的分离提纯、对条件与操作的分析评价，是对学生综合能力的考查，注意题目信息的迁移运用，难度中等．

练习册系列答案
相关题目
4．影响化学反应速率的因素很多，同学们用以下实验的进行探究．
（1）实验一：经研究知Fe3+、Cu2+对H2O2分解也具有催化作用，为比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解的催化效果，该小组的同学分别设计了如图甲、乙所示的实验（其它实验条件相同）．

①定性分析：如图甲可通过观察产生气泡的快慢来比较反应速率的大小，比较得出结论．若图甲所示的实验中反应速率为左边＞右边，能否一定说明Fe3+比Cu2+对H2O2分解的催化效果更好否（填“能”或“否”），其理由是两催化剂的阴离子不同（若能说明催化效果，此空不填）．
②定量分析：如图乙所示，实验时均以生成40mL气体为准，其他可能影响实验的因素均已忽略．用简单的方法检验该装置的气密性关闭A处活塞，将注射器活塞拉出一定距离，一段时间后松开活塞，如活塞复原则装置的气密性良好．实验中需要测量的数据是：产生40ml气体所需的反应时间．
（2）实验二：高锰酸钾酸性（稀硫酸酸化）溶液和草酸（H2C2O4）溶液反应时，发现开始一段时间，反应速率较慢，溶液褪色不明显但不久突然褪色，反应速率明显加快．
①写出酸性高锰酸钾溶液和草酸溶液反应的化学方程式：2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+8H2O+10CO2↑．
②针对上述实验现象，某同学认为KMnO4与草酸的反应是放热反应，导致溶液温度升高，反应速率加快．从影响化学反应速率的因素看，你的猜想还可能是催化剂的影响．
若用实验证明你的猜想，除酸性高锰酸钾溶液、草酸溶液试剂外，还需要选择的试剂最合理的是B．（填序号）
A、硫酸钾     B、硫酸锰     C、水     D、氯化锰
（3）实验三 已知 KI溶液在酸性条件下能与氧气反应． 现有以下实验记录：
实验编号①②③④⑤
温度（℃）3040506070
 显色时间（s）16080402010
①该反应的离子方程式为4H++4I-+O2═2I2+2H2O．
②完成此实验，试剂除了1mol/L KI溶液、0.1mol/L H2SO4溶液外，还需要的试剂是淀粉溶液，实验现象为无色溶液变蓝色．
③由上述实验记录数据可得出的结论是其他条件不变，每升高100C，反应速率大增大2倍．
5．现有两份氨水．一份质量分数为 w%，物质的量浓度为c1 mol•L-1；另一份质量分数为2w%，物质的量浓度为c2 mol•L-1．下列说法不正确的是（　　）
A．c2＜2c1
B．将两溶液等体积混合后，所得溶液的物质的量浓度为 0.5（c1+c2）mol•L-1
C．将两溶液等质量混合后，取 100mL 混合溶液，可恰好与 0.05（c1+c2）molCuSO4反应使 Cu2+完全沉淀
D．向 100g 质量分数为 2w%的氨水中加入 100g水，即得质量分数为 w%的氨水
2．下列关于维生素的叙述中不正确的是（　　）
A．根据维生素的溶解性可以将维生素分为脂溶性和水溶性两大类
B．人体需要的维生素都必须从食物中摄取
C．维生素C具有较强的还原能力，容易被还原
D．维生素的作用是维持细胞的正常功能、调节人体新陈代谢
9．下列实验过程中产生的现象与右边座标图形相符合的是（　　）
A．稀盐酸中加一定量CaCO3（横坐标是碳酸钙的质量，纵坐标为气体体积）
B．Ca（OH）2溶液中滴入溶液（横坐标是Na2CO3溶液的体积，纵坐标为沉淀质量）
C．稀盐酸滴加到AgNO3溶液中（横坐标是稀盐酸的体积，纵坐标为溶液的导电能力）
D．稀硫酸滴加到Ba（OH）2溶液中（横坐标是稀硫酸的体积，纵坐标为溶液的导电能力）
9．如图为实验室制取纯净、干燥的Cl2，并进行检验Cl2性质实验的装置．其中E瓶中放有干燥红色布条；F中为铜网，F右端出气管口附近放有脱脂棉．

试回答：
（1）A中所放试剂为浓盐酸，B中所放试剂为MnO2，二者反应的化学方程式为MnO2+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl2+Cl2↑+2H2O，该反应中的氧化剂是MnO2；
（2）C中试剂是饱和NaCl溶液；D中试剂的作用是除去Cl2中的水蒸气；
（3）E中现象是干燥的红色布条不褪色； F中现象是产生大量棕色烟，其反应的化学方程式为Cu+Cl2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuCl2；F管中脱脂棉的作用是防止CuCl2固体小颗粒被气体鼓入导管中，堵塞导管
（4）H中试剂为NaOH溶液；
（5）整套装置中有两处用酒精灯加热，两处酒精灯点燃的先后顺序是先①后②（用①或②填写）．
16．（1）胃酸的主要成分是盐酸，但胃酸过多会使人不适，服用适量小苏打可使症状减轻，写出反应方程式NaHCO3+HCl=H2O+NaCl+CO2↑．Mg（OH）2也是胃酸中和剂，写出Mg（OH）2中和胃酸的化学方程式：Mg（OH）2+2HCl═MgCl2+2H2O．
（2）如果你是医生，给胃酸过多的胃溃疡病人（其症状之一是胃壁受损伤而变薄）开药，最好选用小苏打和氢氧化镁中的氢氧化镁，理由是小苏打与胃酸反应产生二氧化碳气体易使胃壁穿孔．
13．为了使Na2CO3溶液中$\frac{C（N{a}^{+}）}{C{{O}_{3}}^{2-}}$的比值变小，可加入的物质是（　　）
A．适量盐酸B．适量NaOHC．适量NaHCO3D．适量KOH
14．X、Y、Z、W为四种短周期元素，其中Y元素原子核外最外层电子数是其电子层数的3倍，它们在周期表中的相对位置如图所示：
XY 
 ZW
请回答下列问题：
（1）W元素在周期表中的位置第三周期第VIIA族．
（2）X、Y、Z、W分别形成的简单离子的半径由小到大的顺序为O2-＜N3-＜Cl-＜S2-（用化学式填写，下同）；Y、Z对应的气态氢化物的稳定性H2O＞H2S．
（3）在一定条件下，由元素Y和Z组成的一种气态化合物可发生催化氧化反应，反应达平衡时有三种气态物质共存，已知每转移4mol电子放热190.0kJ，该反应的热化学方程式为2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）△H=-190.0kJ•mol-1．
（4）工业上将干燥的W单质通入熔融的Z单质中可制得化合物Z2W2，该物质可与水反应生成一种能使品红溶液褪色的气体，0.2mol该物质参加反应时转移0.3mol电子，其中只有一种元素化合价发生改变，写出Z2W2与水反应的化学方程式2S2Cl2+2H2O=SO2+3S+4HCl．

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