Question

16．高铁酸钾是一种重要的绿色净水剂，具有净水和消毒双重功能．某课外学习小组设计如下方案制备高铁酸钾：

（1）高铁酸钾中铁元素的化合价为+6，推测它具有的化学性质是强氧化性．
（2）已知Fe₂O₃与KNO₃和KOH的混合物加热共融也可制得高铁酸钾．完成并配平下列化学方程式：
□Fe₂O₃+□KNO₃+□KOH-□□+□KNO₂+□□
（3）将KOH加入含Na₂FeO₄的溶液中搅拌半小时，静置，过滤粗产品，该过程发生的反应为2KOH+Na₂FeO₄═K₂FeO₄+2NaOH，根据复分解反应原理，高铁酸钠的溶解度大于（填“大于”、“小于”或“等于”）高铁酸钾的溶解度．
（4）为测定含铁溶液中铁元素的总含量，实验操作：
①准确量取20.00mL含铁溶液于带塞锥形瓶中，加入足量H₂O₂，待充分反应后，加热除去过量H₂O₂；
②加入过量KI充分反应后，再用0.1000mol•L^-1 Na₂S₂O₃标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液20.00ml．已知：2Fe³⁺+2I^-═2Fe²⁺+I₂    I₂+2S₂0₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-
①写出滴定选用的指示剂淀粉，滴定终点观察到的现象溶液由蓝色变无色且保持半分钟不变色．
②溶液Ⅰ中铁元素的总含量为5.6g•L^-1．若滴定前溶液中H₂O₂没有除尽，所测定的铁元素的含量将会偏高 （填“偏高”“偏低”“不变”）．

Answer 1

分析 （1）依据高铁酸钾中氧元素化合价为-2价，钾元素化合价为+1价，根据各元素化合价代数和为0计算得到铁元素的化合价；元素化合价处于最高价态时有影响，处于最低价态有还原性，中间价态既具有影响也具有还原性，据此推测；
（2）Fe₂O₃与KNO₃的反应中，氮由+5价变为+3价，反应要制得高铁酸钾，则铁由+3价变为+6价，根据化合价升降了元素守恒可完成化学方程式；
（3）根据复分解反应的条件可知，反应是向更难溶的方向进行；
（4）①反应原理中有碘单质生成和消耗，碘单质遇到淀粉显示蓝色，可选淀粉为指示剂；当碘单质完全反应后溶液由蓝色变为无色，据此判断滴定终点；
②根据反应2Fe³⁺+2I^-═2Fe²⁺+I₂、I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-找出关系式Fe³⁺～S₂O₃^2-，然后根据关系式计算出铁离子的物质的量，再根据c=$\frac{n}{V}$计算出铁元素含量；根据双氧水对消耗S₂O₃^2-的物质的量的影响判断误差．

解答 解：（1）在K₂FeO₄中，K元素的化合价为+1价，O元素的化合价为-2价，
设该化合物中Fe元素的化合价为x，
由化学式和化合物中正负化合价的代数和为零，则
（+1）×2+x+（-2）×4=0
解得x=+6
铁元素处于最高价态应有强氧化性，
故答案为：+6，强氧化性；
（2）Fe₂O₃与KNO₃的反应中，氮由+5价变为+3价，反应要制得高铁酸钾，则铁由+3价变为+6价，根据化合价升降了元素守恒可知反应的化学方程式为Fe₂O₃+3KNO₃+4KOH=2K₂FeO₄+3KNO₂+2H₂O，
故答案为：1、3、4、2K₂FeO₄、3、2H₂O；
（3）根据复分解反应原理，反应的化学方程式为2KOH+Na₂FeO₄═K₂FeO₄+2NaOH，能进行说明生成了更难溶的物质，所以高铁酸钠的溶解度大于高铁酸钾的溶解度，
故答案为：大于；
（4）①Fe³⁺氧化I^-生成I₂，淀粉遇碘变蓝，选择淀粉溶液作指示剂；当加入最后一滴硫代硫酸钠溶液时，蓝色消失，且半分钟不变色说明是终点，
故答案为：淀粉；溶液由蓝色变无色且保持半分钟不变色；
②由2Fe³⁺+2I^-═2Fe²⁺+I₂、I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-可得：Fe³⁺～S₂O₃^2-，则n（Fe³⁺）=n（S₂O₃^2-）=0.1000mol/L×0.02L=0.002mol，铁元素总含量为$\frac{56g/mol×0.002mol}{0.02L}$=5.6g/L；H₂O₂也能氧化I^-生成I₂，所以若过氧化氢没有除尽，则消耗硫代硫酸钠溶液体积偏大，所测结果偏高，
故答案为：5.6；偏高．

点评 本题考查了物质的制备流程的理解应用、实验基本操作、氧化还原反应配平、物质性质的分析应用、有关方程式的计算等，题目涉及的知识点较多，侧重于考查学生的实验能力和对基础知识的综合应用能力，熟练掌握基础是关键，题目难度中等．