题目内容

13．高铁酸钾（K2FeO4）是一种新型、高效、多功能水处理剂，且不会造成二次污染．已知高铁酸盐在低温碱性环境中稳定，易溶于水，难溶于无水乙醇等有机溶剂．
常见高铁酸钾的制备方法如下：
制备方法具体内容
干法Fe2O3、KNO3、KOH混合加热共熔生成紫红色高铁酸钾和KNO2等产物
湿法强碱性介质中，Fe（NO3）3与KClO反应生成紫红色高铁酸钾溶液
电解法电解浓NaOH溶液制备Na2FeO4
（1）干法制备反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为：3：1．
（2）某湿法制备高铁酸钾的基本流程及步骤如下：

①控制反应温度为25℃，搅拌1.5h，经氧化等过程溶液变为紫红色，该反应的离子方程式为3ClO-+2Fe3++10OH-═2FeO42-+3Cl-+5H2O．
②在紫红色溶液中加入饱和KOH溶液，析出紫黑色晶体，过滤，得到K2FeO4粗产品．沉淀过程中加入饱和KOH溶液得到晶体的原因是该温度下高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠的溶解度小．
③K2FeO4粗产品含有Fe（OH）3、KCl等杂质，用重结晶方法进行分离提纯．其提纯步骤为：将一定量的K2FeO4粗产品溶于冷的3mol/LKOH溶液中，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、过滤，用乙醇洗涤2～3次，在真空干燥箱中干燥．
④若以FeCl3 代替Fe（NO3）3作铁源，K2FeO4的产率和纯度都会降低．一个原因是在反应温度和强碱环境下NaCl的溶解度比NaNO3大，使得NaCl结晶去除率较低；另一个原因是Cl-被FeO42-氧化，消耗产品使产率降低．
（3）工业上还可用通过电解浓NaOH溶液制备Na2FeO4，其工作原理如图所示：阳极的电极反应为Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O；其中可循环使用的物质的电子式是．

分析 硝酸铁和氢氧化钠反应生成了氢氧化铁和硝酸钠，氢氧化铁料浆和次氯酸钠反应生成了高铁酸钠，反应离子方程式是：2Fe（OH）3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O，高铁酸盐热稳定性差，温度不宜过高，加入浓KOH溶液，溶液中钾离子浓度增大，将Na2FeO4转化为溶解度更小的K2FeO4，有利于高铁酸钾析出．
（1）氧化剂为KNO3，被还原生成KNO2，还原剂为Fe2O3，被氧化生成K2FeO4，根据电子转移守恒计算；
（2）硝酸铁晶体在碱性条件下被次氯酸钠氧化生成Na2FeO4，过滤除去杂质NaCl、硝酸钠，加入饱和KOH溶液后，将Na2FeO4转化为溶解度更小的K2FeO4，反应方程式为Na2FeO4+2KOH=K2FeO4+2NaOH，冷却结晶、过滤，洗去高铁酸钾晶体表面的KOH和其他杂质，得到纯产品高铁酸钾．
①反应方程式为：2Fe（NO3）3+3NaClO+10NaOH=2Na2FeO4+6NaNO3+3NaCl+5H2O；
②Na2FeO4转化为溶解度更小的K2FeO4而析出；
③由操作过程可知利用重结晶进行提纯，溶解后过滤除去氢氧化铁，加入氢氧化钾析出高铁酸钾，用乙醇洗涤，洗去可溶性杂化，并减少因溶解导致的损失；
④FeO42-具有强氧化性，可以氧化Cl-；
（3）阳极是铁，故阳极上铁放电生成FeO42-，结合碱性环境来写出电极方程式；根据OH-在阳极被消耗，而在阴极会生成来分析可循环使用的物质．

解答 解：（1）氧化剂为KNO3，被还原生成KNO2，还原剂为Fe2O3，被氧化生成K2FeO4，根据电子转移守恒，则：（5-3）×n（KNO3）=2×n（Fe2O3）×（6-3），可得：n（KNO3）：n（Fe2O3）=3：1，
故答案为：3：1；
（2）硝酸铁晶体在碱性条件下被次氯酸钠氧化生成Na2FeO4，过滤除去杂质NaCl、硝酸钠，加入饱和KOH溶液后，将Na2FeO4转化为溶解度更小的K2FeO4，反应方程式为Na2FeO4+2KOH=K2FeO4+2NaOH，冷却结晶、过滤，洗去高铁酸钾晶体表面的KOH和其他杂质，得到纯产品高铁酸钾．
①反应方程式为：2Fe（NO3）3+3NaClO+10NaOH=2Na2FeO4+6NaNO3+3NaCl+5H2O，反应离子方程式为：3ClO-+2Fe3++10OH-═2FeO42-+3Cl-+5H2O，
故答案为：3ClO-+2Fe3++10OH-═2FeO42-+3Cl-+5H2O；
②该温度下高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠的溶解度小，加入饱和KOH溶液可以增大K+的浓度，减小高铁酸钾的溶解，促进高铁酸钾晶体析出，
故答案为：该温度下高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠的溶解度小；
③由操作过程可知利用重结晶进行提纯，溶解后过滤除去氢氧化铁，加入氢氧化钾析出高铁酸钾，用乙醇洗涤，洗去可溶性杂化，并减少因溶解导致的损失，
故答案为：重结晶；过滤；乙醇；
④FeO42-具有强氧化性，Cl-被FeO42-氧化，消耗产品使产率降低，
故答案为：Cl-被FeO42-氧化，消耗产品使产率降低；
（3）阳极是Fe失去失去电子，碱性条件下生成FeO42-，阳极电极反应式为：Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O，阴极室得到A溶液为NaOH溶液，可以循环利用，氢氧化钠属于离子化合物，电子式中需要标出阴阳离子所带电荷，钠离子直接用离子符号表示，氢氧根离子需要标出最外层电子，NaOH的电子式为，
故答案为：Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O；．

点评 本题考查氧化还原反应、物质准备工艺流程、电解原理等，是对学生综合能力的考查，需要学生具备扎实的基础，题目难度中等．

练习册系列答案
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6．下列说法或表示方法正确的是（　　）
A．18g D2O和18g H2O中含有的质子数均为10NA
B．${\;}_{17}^{35}$Cl与${\;}_{17}^{37}$Cl得电子能力相同
C．第IA族元素铯的两种同位素137Cs比133Cs多4个质子
D．中子数为146、质子数为92的铀（U）原子：${\;}_{92}^{146}$U
4．重铬酸钾是工业生产和实验室的重要氧化剂，工业上常用铬铁矿（主要成分为FeO•Cr2O3，杂质为SiO2、Al2O3）为原料产它，实验室模拟工业法用铬铁矿制K2Cr2O7的主要工艺如图．涉及的主要反应是：
6FeO•Cr2O3+24NaOH+7KClO3=12Na2CrO4+3Fe2O3+7KCl+12H2O

（1）碱浸前将铬铁矿粉碎的作用是增大接触面积，增大反应速率．
（2）步骤③调节pH后过滤得到的滤渣是H2SiO3、Al（OH）3．
（3）操作④中，酸化时，CrO42-转化为Cr2O72-，写出平衡转化的离子方程式．
（4）用简要的文字说明操作⑤加入KC1的原因温度对氯化钠的溶解度影响小，但对重铬酸钾的溶解度影响较大，利用复分解反应，可得到重铬酸钾．
（5）称取重铬酸钾试样2.500g配成250mL溶液，取出25mL于碘量瓶中，加入10mL 2mol/LH2SO4和足量碘化钾（铬的还原产物为Cr3+），放于暗处5min．然后加入100mL水，加入3mL淀粉指示剂，用0.1200mol/LNa2S2O3标准溶液滴定（I2+2S2O32-=2I-+S4O52-）
①判断达到滴定终点的依据是当滴加最后一滴硫代硫酸钠溶液时，溶液蓝色褪去，半分钟内不变色．
②若实验中共用去Na2S2O3标准溶液40.00mL，则所得产品中重铬酸钾的纯度为94.08%（设整个过程中其它杂质不参加反应）（保留2位有效数字）．
1．2-硝基-l，3-苯二酚由间苯二酚先磺化，再硝化，后去磺酸基生成．原理如下：

部分物质的相关性质如下：
 名称 相对分子质量 性状 熔点 水溶性（常温）
 间苯二酚 110 白色针状晶体 110.7 易容
 2-硝基-1，3-苯二酚 155 桔红色针状晶体 87.8 难溶
制备过程如下：第一步：磺化．称取 71.5g间苯二酚，碾成粉末放入烧瓶中，慢慢加入适量浓硫酸并不断搅拌，控制温度在一定范围内 15min（如图 1）．
第二步：硝化．待磺化反应结束后将烧瓶置于冷水中，充分冷却后加入“混酸”，控制温度继续搅拌 l 5min．

第三步：蒸馏．将硝化反应混物的稀释液转移到圆底烧瓶 B中，然后用图 2所示装置进行水 蒸气蒸馏．
请回答下列问题：
（1）实验室中把问苯二酚碾成粉末需要的仪器是研钵．
（2）磺化步骤中控制温度最合适的范围为（填字母）B．
A．30℃～60℃B．60℃～65℃C．65℃～70℃D．70℃～100℃
（3）硝化步骤中制取“混酸”的具体操作是在锥形瓶中加适量的浓硝酸，在摇荡下缓慢加入一定量的浓硫酸，冷却．
（4）图 2 中，烧瓶 A  中长玻璃管起稳压作用，既能防止装置中压强过大引起事故，又能防止压强过小产生倒吸；直形冷凝管 C中可能出现的现象是有桔红色晶体析出．
（5）水蒸气蒸馏是分离和提纯有机物的方法之一，被提纯物质必须具备的条件正确的abc．
a．不溶或难溶于水，便于最后分离   b．在沸腾下与水不发生化学反应
c．具有一定的挥发性               d．具有较低的熔点
（6）本实验最终获得 12.0g桔红色晶体，则  2-硝基-1，3-苯二酚的产率约为11.9%．
8．高锰酸钾在实验室和工农业生产中有广泛的用途，实验室以二氧化锰为主要原料制备高锰酸钾，其部分流程如下：

Ⅰ．（1）第①步加热熔融应在铁坩埚中进行，而不用瓷坩埚的原因是SiO2+2KOH=K2SiO3+H2O （用化学程式表示）．
（2）第④步通人适量CO2，发生反应生成KMnO4和MnO2和碳酸盐，则发生反应的离子方程式为3MnO42-+2CO2=2MnO4-+MnO2+2CO32-．
（3）第⑥步加热浓缩至液面有细小晶体析出时，停止加热，冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，干燥过程中，温度不宜过高，其原因是防止温度过高，KMn04受热分解．
（4）H2O2和KMnO4都是常用的强氧化剂，若向H2O2溶液中滴加酸性高锰酸钾溶液，则酸性高锰酸钾溶液会褪色，该反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为5：2．
Ⅱ．某小组设计如图所示的装置图（图中夹持和加热装置略去），分别研究SO2和Cl2的性质．

（5）若从左端分别通人SO2和Cl2，装置A中观察到的现象是否相同？相同（填“相同”或“不相同”）；
（6）若装置B中装有5.0mL l.0mol/L的碘水，当通入足量Cl2完全反应后，共转移了5.0×10-2mol电子，该反应的化学方程式为5Cl2+I2+6H2O=2HIO3+10HCl．
（7）探究SO2的性质时，E装置中以NaOH溶液吸收尾气，实验结束后，E装置中可能含有的溶质为NaOH、Na2SO3、Na2SO4（以化学式作答）．
18．某反应的反应过程中能量变化如图所示（图中E1表示正反应的活化能，E2表示逆反应的活化能）．下列有关叙述正确的是（　　）
A．该反应为放热反应
B．催化剂能改变反应的焓变
C．催化剂能改变反应的路径，降低反应所需的活化能
D．△H=E1+E2
5．三氯化铬是化学合成中的常见物质，三氯化铬易升华，在高温下能被氧气氧化．
制备三氯化铬的流程如图1所示：

（1）重铬酸铵分解产生的三氧化二铬（Cr2O3难溶于水）需用蒸馏水洗涤，如何用简单方法判断其已洗涤干净？最后一次洗涤的流出液呈无色．
（2）已知CCl4沸点为76.8℃，为保证稳定的CCl4气流，适宜的加热方式是水浴加热（并用温度计指示温度）．
（3）用如图2装置制备CrCl3时，反应管中发生的主要反应为：Cr2O3+3CCl4═2CrCl3+3COCl2，则向三颈烧瓶中通入N2的作用：
①赶尽反应装置中的氧气；
②鼓气使反应物进入管式炉中进行反应．
（4）样品中三氯化铬质量分数的测定：称取样品0.3000g，加水溶解并定容于250mL容量瓶中．移取25.00mL于碘量瓶（一种带塞的锥形瓶）中，加热至沸腾后加入1g Na2O2，充分加热煮沸，适当稀释，然后加入过量2mol•L-1H2SO4至溶液呈强酸性，此时铬以Cr2O72-存在，再加入1.1g KI，加塞摇匀，充分反应后铬完全以Cr3+存在，于暗处静置5min后，加入1mL指示剂，用0.0250mol•L-1标准Na2S2O3溶液滴定至终点，平行测定三次，平均消耗标准Na2S2O3溶液21.00mL．（已知：2Na2S2O3+I2═Na2S4O6+2NaI）
①滴定实验可选用的指示剂名称为淀粉，判定终点的现象是最后一滴滴入时，蓝色恰好完全褪去，且半分钟内不恢复原色；若滴定时振荡不充分，刚看到局部变色就停止滴定，则会使样品中无水三氯化铬的质量分数的测量结果偏低（填“偏高”“偏低”或“无影响”）．
②加入Na2O2后要加热煮沸，其主要原因是除去其中溶解的氧气，防止氧气将I-氧化，产生偏高的误差．
③加入KI时发生反应的离子方程式为Cr2O72-+6I-+14H+═2Cr3++3I2+7H2O．
④样品中无水三氯化铬的质量分数为92.5%．
2．物质结构知识点填空
写出C、N、O三种元素的电负性由大到小的顺序O＞N＞C；
写出O3的一种分子形式的等电子体SO2；
NH3分子中有1对孤电子对；
NH4+的空间构型是正四面体，NH4Cl中的化学键共价键、配位键和离子键；形成的晶体是离子晶体；
比较下列各组物质的熔点高低（填“＞”或“＜”）
乙醇＞ 乙烷；SiC＞Si； SiCl4＜ SiO2．
3．有一化学反应：A+3B?2C，根据影响化学反应速率的因素可得v（C）=kcm（A）cn（B），其中k是与温度有关的速率常数，为测k、m、n的值，在298K时，将A、B溶液按不同浓度混合，得到下列实验数据：
编号A的初始浓
度/（mol•L-1）		B的初始浓
度/（mol•L-1）		生成C的初始速
率/（mol•L-1•s-1）
11.01.01.2×10-2
22.01.02.4×10-2
31.02.04.8×10-2
（1）根据上表可求得：m=1，n=2，k=1.2×10-2L2•mol-2•s-1．
（2）当c（A）=c（B）=2.0mol•L-1时，以B表示的初始反应速率为0.144mol•L-1•s-1．

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