题目内容

3．高铁酸钾（K2FeO4）是一种集氧化、吸附、絮凝于一体的新型多功能水处理剂．其生产流程如下：

（1）配制KOH溶液时，是在每100mL水中溶解61.6gKOH固体（该溶液的密度为1.47g/mL），它的物质的量浓度是10.0mol/L．
（2）在溶液I中加入KOH固体的目的是A、C（填编号）．
a．与溶液I中过量的Cl2继续反应，生成更多的KClO
b．KOH固体溶解时会放出较多的热量，有利于提高反应速率
c．为下一步反应提供碱性的环境
d．使KClO3转化为　KClO
（3）从溶液Ⅱ中分离出K2FeO4后，还得到副产品KNO3、KCl，写出③中反应的离子方程式：2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O．
（4）高铁酸钾（K2FeO4）与水反应时，生成红褐色胶体的同时释放出一种具有氧化性的气体单质，请写出该反应的离子方程式：4FeO42-+10H2O═4Fe（OH）3（胶体）+3O2↑+8OH-．

分析 氢氧化钾溶液中充入足量氯气，在温度较低的条件下反应生成氯化钾、次氯酸钾和水，加入氢氧化钾固体除去KCl，得到碱性KClO的浓溶液，加入90%硝酸铁溶液发生反应生成高铁酸钾溶液Ⅱ纯化得到湿产品，洗涤干燥得到K2FeO4晶体．
（1）根据n=$\frac{m}{M}$计算出氢氧化钾的物质的量，溶液质量等于溶质质量与溶剂质量之和，利用V=$\frac{m}{ρ}$计算溶液体积，再根据c=$\frac{n}{V}$计算氢氧化钾溶液的物质的量浓度；
（2）根据生产工艺流程图，第①步氯气过量，第③步需要碱性条件，在温度较高时KOH 与Cl2 反应生成的是KClO3，氧化还原反应中化合价有升有降；
（3）据题目信息和氧化还原反应中化合价发生变化确定找出反应物：Fe3+、ClO-，生成物：FeO42-、Cl-，根据电子得失守恒和质量守恒来配平；
（4）释放出一种具有氧化性的气体单质是氧气，根据氧化还原反应电子得失守恒配平．

解答 解：（1）61.6g KOH固体的物质的量为$\frac{61.6g}{56g/mol}$=1.1mol，溶液的质量为100mL×1g/mL+61.6g=161.6g，所以溶液的体积为$\frac{161.6g}{1.47×1{0}^{-3}g/L}$=$\frac{161.6}{1470}$L，所以氢氧化钾溶液的物质的量浓度为$\frac{1.1mol}{\frac{161.6}{1470}L}$=10mol/L，
故答案为：10.0；
（2）由工艺流程可知，反应液I中有过量的Cl2反应，加KOH固体的目的是与过量的Cl2继续反应，生成更多的KClO．
A、与过量的Cl2继续反应，生成更多的KClO，故A正确；
B、由信息②可知温度较高KOH与Cl2 反应生成的是KClO3，不利用KClO生成、浪费原料，故B错误；
C、由工艺流程及③可知，利用Fe（NO3）3与KClO制备K2FeO4，故C正确；
D、由信息可知，该条件下KClO3 不能转化为KClO，故D错误；
故选：A、C；
（3）据题目信息和氧化还原反应中化合价发生变化确定找出反应物：Fe3+、ClO-，生成物：FeO42-、Cl-，根据电子得失守恒：Fe（+3→+6），Cl（+1→-1），最小公倍数为6，所以Fe3+、FeO42-前系数都为2，ClO-、Cl-，前系数都为3，结合质量守恒和电荷守恒可得2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O，
故答案为：2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O；
（4）高铁酸钾（K2FeO4）与水反应时，生成红褐色胶体的同时释放出一种具有氧化性的气体单质为氧气，根据电子得失守恒和质量守恒来配平，可得4FeO42-+10H2O═4Fe（OH）3（胶体）+3O2↑+8OH-．
故答案为：4FeO42-+10H2O═4Fe（OH）3（胶体）+3O2↑+8OH-．

点评 本题结合高铁酸钾（K2FeO4）的制备主要考查了氧化还原反应的知识、离子方程式的书写等，培养了学生运用知识的能力，题目难度中等．

练习册系列答案
相关题目
20．以NA表示阿伏加德罗常数的值，下列说法中正确的是（　　）
A．在H2O2+Cl2=2HCl+O2反应中，每生成32g氧气，则转移4NA个电子
B．含有NA个“Cu”微粒的CuO和Cu2S混合物质量为80g
C．常温常压下，2.24L CO2和SO2混合气中氧原子数为0.2NA
D．100mL0.1mol/L的NaCl溶液中，所含微粒总数为0.02NA

在100℃时，将0.40mol二氧化氮气体充入2L密闭容器中，每隔一段时间对该容器内的得到数据如下

时间(s)

0

20

40

60

80

n(NO2)/mol

0.40

n1

0.26

n3

n4

n(N2O4)/mol

0.00

0.05

n2

0.08

0.08

下列说法中正确的是

A．反应开始20s内以二氧化氮表示的平均反应速率为0.00125mol·L－1·s－

B．80s时混合气体的颜色与60s时相同，比40s时的颜色深

C．80s时向容器中加入0.32mol氦气，同时将容器扩大为4L，则平衡将不移动

D．若起始投料为0.20molN2O4，相同条件下达平衡，则各组分含量与原平衡体系对应相等

1.52 g铜镁合金完全溶解于50 mL密度为1.40 g/mL、质量分数为63%的浓硝酸中，得到NO2和N2O4的混合气体1120 mL(标准状况)，向反应后的溶液中加入1.0 mol/L NaOH溶液，当金属离子全部沉淀时，得到2.54 g沉淀。下列说法不正确的是

A．该合金中铜与镁的物质的量之比是2:1

B．该浓硝酸中HNO3的物质的量浓度是14.0 mol/L

C．NO2和N2O4的混合气体中，NO2的体积分数是80%

D．得到2.54 g沉淀时，加入NaOH溶液的体积是600 mL

设nA为阿伏加德罗常数的数值，下列说法正确的是

A．常温常压下，8 g O2含有4nA个电子

B．1 L 0.1 mol·L－1的氨水中有nA个NH

C．标准状况下，22.4 L盐酸含有nA个HCl分子

D．1 mol Na被完全氧化生成Na2O2，失去2nA个电子
8．高纯MnCO3是制备高性能磁性材料的主要原料．实验室以MnO2为原料制备少量高纯MnCO3的操作步骤如下：
（1）制备MnSO4溶液：在烧瓶中（装置见右图）加入一定量MnO2和水，搅拌，通入SO2和N2混合气体，反应3h．停止通入SO2，继续反应片刻，过滤．
①写出左边集气瓶的作用混合SO2和N2．
②石灰乳的作用是：SO2+Ca（OH）2=CaSO3+H2O（用化学方程式表示）
③写出MnO2和H2SO3反应的离子反应方程式MnO2+H2SO3=Mn2++SO42-+H2O．
④反应过程中，为使SO2尽可能转化完全，在通入SO2和N2比例一定、不改变固液投料的条件下，可采取的合理措施有ac（选择选项填空）．
a．缓慢通入混合气体    b．快速通入混合气体    c．控制适当的温度   d．高温加热
（2）制备高纯MnCO3固体：已知MnCO3难溶于水、乙醇，潮湿时易被空气氧化，100℃开始分解；Mn（OH）2开始沉淀时pH=7.7．请补充由（1）时制得的MnSO4制备高纯MnCO3的操作步骤．
【实验中可选用的试剂：Ca（OH）2、NaHCO3、Na2CO3、C2H5OH】
①边搅拌边加入Na2CO3，并控制溶液pH＜7.7；
②过滤，水洗2～3次；
③检验SO42-是否被洗涤干净．检验时是（填“是”或“否”）必须加盐酸酸化；
④用少量C2H5OH洗涤；
⑤低于100℃干燥．
15．工业上利用含有一定浓度的I2和CuSO4溶液的工业废水制备饲料添加剂Ca（IO3）2，其具体生产流程如下：

已知：①Ca（IO3）2微溶于水，可溶于硝酸； ②Ksp（CuI）=1.1×10-12，Ksp（Cu2S）=2.5×10-48；
③氧化性强弱顺序为：HNO3＞IO3-＞H2O2．
（1）“还原”过程中发生的主要反应化学方程式为：2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI，则此反应中每得到1mol的还原产物，转移的电子数目约为6.02×1023个．
（2）在还原过程通常伴随有CuI生成，此时再加入足量的Na2S的化学反应方程式2CuI+Na2S=Cu2S+2NaI_；充分反应后再过滤并将所得滤渣与足量的浓硝酸混合加热，此时反应的离子方程式为Cu2S+12H ++10NO3- $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu2++SO42-+10NO2↑+6H2O．
（3）在氧化过程中通常应先加入一定量的H2O2再加入少量的浓硝酸，而不直接加入足量的浓硝酸的目的是可以减少生成污染空气的氮的氧化物．
（4）加入的石灰乳在溶液中发生反应可得到Ca（IO3）2，此时需要调节溶液pH至中性而不是酸性或碱性的原因是在酸性溶液中，Ca（IO3）2部分溶解在硝酸；在碱性溶液中，可能会混有少量微溶的Ca（OH）2 造成产品不纯．
（5）Ca（IO3）2也可用电化学氧化法制取：先充分电解KI溶液，然后在电解后的溶液中加入一定量的CaCl2溶液，最后过滤得到Ca（IO3）2．写出电解时阳极发生的电极反应式3H2O+I--6e-=IO3-+6H+．
用该方法制取Ca（IO3）2，每1kg碘化钾理论上可生产纯度为88.8%Ca（IO3）2的质量为1.32 kg（计算结果保留3位有效数字）．
12．工业上常利用含硫废水生产Na2S2O3•5H2O，实验室可用如下装置（略去部分加持仪器）模拟生成过程．

烧瓶C中发生反应如下：
Na2S（aq）+H2O（l）+SO2（g）=Na2SO3（aq）+H2S（aq）   （Ⅰ）
2H2S（aq）+SO2（g）=3S（s）+2H2O（l）    （Ⅱ）
S（s）+Na2SO3（aq）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na2S2O3（aq）    （Ⅲ）
（1）仪器组装完成后，关闭两端活塞，向装置B中的长颈漏斗内注入液体至形成一段液注，若液柱高度保持不变，则整个装置气密性良好．装置D的作用是防止倒吸，装置E中为NaOH溶液．
（2）为提高产品纯度，应使烧瓶C中Na2S和Na2SO3恰好完全反应，则烧瓶C中Na2S和Na2SO3物质的量之比为2：1．
（3）装置B的作用之一是观察SO2的生成速率，其中的液体最好选择c（填序号）．
a．蒸馏水                     b．饱和NaHSO3溶液
c．饱和Na2SO3溶液              d．饱和NaHCO3溶液
已知反应（Ⅲ）相对较慢，则烧瓶C中反应达到终点的现象是控制滴加硫酸的速度．
（4）反应终止后，烧瓶C中的溶液经蒸发浓缩即可析出Na2S2O3•5H2O，其中可能含有Na2SO3、Na2SO4等杂质．利用所给试剂设计实验，检测产品中是否存在Na2SO4，简要说明实验操作，现象和结论：取少量产品溶于足量稀盐酸，静置，取上层清液（或过滤，取滤液），滴入几滴BaCl2溶液，
若产生白色沉淀则说明产品中含有Na2SO4，若没有产生白色沉淀则说明产品中不含Na2SO4．
已知Na2S2O3•5H2O遇酸易分解：S2O32?+2H+=S↓+SO2↑+H2O
供选择的试剂：稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸、BaCl2溶液、AgNO3溶液．
13．晶体硅是信息科学和能源科学中的一种重要材料，可用于制芯片和太阳能电池等．以下是工业上制取纯硅的一种方法．

请回答下列问题（各元素用相应的元素符号表示）：
（1）在上述生产过程中，属于置换反应的有①②③（填反应代号）．
（2）写出反应③的化学方程式SiHCl3+H2$\frac{\underline{\;1357K\;}}{\;}$Si+3HCl．
（3）化合物W的用途很广，通常可用作建筑工业和造纸工业的黏合剂，可作肥皂的填充剂，是天然水的软化剂．将石英砂和纯碱按一定比例混合加热至1 373～1 623K反应，生成化合物W，其化学方程式是SiO2+Na2CO3$\frac{\underline{\;1373-1623K\;}}{\;}$Na2SiO3+CO2↑
（4）A、B、C三种气体在“节能减排”中作为减排目标的一种气体是CO2（填化学式）；分别通入W溶液中能得到白色沉淀的气体是CO2和HCl（填化学式）．
（5）工业上合成氨的原料H2的制法是先把焦炭与水蒸气反应生成水煤气，再提纯水煤气得到纯净的H2，提纯水煤气得到纯净的H2的化学方程式为CO+H2O（g）$\frac{\underline{\;催化剂1073K\;}}{\;}$CO2+H2、CO2+Ca（OH）2═CaCO3↓+H2O．

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