Question

高铁酸钾是一种高效的多功能水处理剂．工业上常采用NaClO氧化法生产，原理为：3NaClO+2Fe（NO₃）₃+10NaOH=2Na₂FeO₄↓+3NaCl+6NaNO₃+5H₂O，Na₂FeO₄+2KOH=K₂FeO₄+2NaOH
主要的成产流程如图1：
（1）写出反应①的离子方程式

 

．
（2）流程图中“转化”是在某低温下进行的，说明此温度下K_sp（K₂FeO₄）

 

K_sp（Na₂FeO₄）（填“＞”或“＜”或“=”）．
（3）反应的温度、原料的浓度和配比对高铁酸钾的产率都有影响．
图2为不同的温度下，Fe（NO₃）₃不同质量浓度对K₂FeO₄生成率的影响；
图3为一定温度下，Fe（NO₃）₃质量浓度最佳时，NaClO浓度对K₂FeO₄生成率的影响．
   ①工业生产中最佳温度为

 

℃，从图2和图3中可知，Fe（NO₃）₃与NaClO两种溶液浓度均为最佳时，其质量浓度之比为

 

．．
   ②若NaClO加入过量，反应过程中会生成Fe（OH）₃沉淀，写出该反应的离子方程式：

 

．
若Fe（NO₃）₃加入过量，在碱性介质中K₂FeO₄与Fe³⁺发生氧化还原反应生成K₃FeO₄，此反应的离子方程式：

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,制备实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：（1）氯气是酸性气体，能和烧碱溶液反应生成NaCl和NaClO；
（2）从难溶电解质的沉淀转化的角度分析；
（3）①寻找最佳温度要具备的条件：该温度下反应速率快，生成高铁酸钾的产率较大两方面；
②从盐类的水解角度分析；根据反应物和生成物书写反应的离子方程式．

解答： 解：根据流程，得到高铁酸钾，工业上常采用NaClO氧化法生产，原理为：向氢氧化钠中通入氯气，可以得到次氯酸钠溶液，调节pH，向其中加入硝酸铁，次氯酸钠可以将之氧化，3NaClO+2Fe（NO₃）₃+10NaOH=2Na₂FeO₄↓+3NaCl+6NaNO₃+5H₂O，过滤，即可得到高铁酸钠，向其中加入氢氧化钾，可以得到高铁酸钾，即Na₂FeO₄+2KOH=K₂FeO₄+2NaOH．
（1）氯气是酸性气体，能和烧碱溶液反应，反应实质为：Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O，故答案为：Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O；
（2）根据反应Na₂FeO₄+2KOH=K₂FeO₄+2NaOH可知，反应生成溶解度更小的物质，说明此温度下K_sp（K₂FeO₄）＜K_sp（Na₂FeO₄），故答案为：＜；
（3）①寻找最佳温度要具备的条件：该温度下反应速率快，生成高铁酸钾的产率较大两方面，所以工业生产中最佳温度为26℃，因为在该温度下生成高铁酸钾的产率最大，此时Fe（NO₃）₃与NaClO两种溶液最佳质量浓度之比为

330

275

=1.2，即6：5，故答案为：26；6：5；
②若NaClO加入过量，氧化过程中会生成Fe（OH）₃，原因是NaClO水解呈碱性，Fe（NO₃）₃水解呈酸性，二者发生互促水解，反应的离子方程式为3ClO^-+Fe³⁺+3H₂O=Fe（OH）₃↓+3HClO，碱性介质中K₂FeO₄与Fe³⁺发生氧化还原反应生成K₃FeO₄，反应的离子方程式为2FeO₄^2-+Fe³⁺+8OH^-=3FeO₄^3-+4H₂O，
故答案为：3ClO^-+Fe³⁺+3H₂O=Fe（OH）₃↓+3HClO；2FeO₄^2-+Fe³⁺+8OH^-=3FeO₄^3-+4H₂O．

点评：本题考查物质的制备方案的设计，题目难度中等，解答本题时注意把握题给信息，学习中注重知识迁移能力的培养．