6.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(NO33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(NO33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,其工作原理如下图所示: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

(4)已知25℃时,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38、Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20,向该温度下含有Fe3+、Cu2+浓度均为0.01mol/L的溶液中,滴加浓NaOH溶液,当溶液pH=10时,溶液中c(Cu2+):c(Fe3+)=5.5×1013:1.
3.碱式硫酸铁[Fe(OH)SO4]是一种用于污水处理的新型高效絮凝剂.
工业上利用废铁屑(含少量氧化铝、氧化铁等)生产碱式硫酸铁的工艺流程如图:

沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Al(OH)3
开始沉淀2.37.53.4
完全沉淀3.29.04.4
已知部分阳离子以氧氧化物形式沉淀的溶液的pH见表.回答下列问题:
(1)碱式硫酸铁能够净水的原因是能水解生成具有吸附能力较强的胶体.
(2)加入少量NaHCO3的目的是调节溶液的pH,使溶液中的Al3+沉淀.
(3)假设沉淀完全溶解时溶液中金属离子的浓度为1.0×10-5mol•L-1,试估算Ksp[Fe(OH)2]=10-15
(4)反应Ⅱ中加入NaNO2的目的是氧化亚铁离子,该反应的离子方程式为2H++Fe2++NO3-=Fe3++NO↑+H2O
(5)实际生产中,反应Ⅱ常同时通入O2以减少NaNO2的用量,若参与反应的O2体积为11.2L(标准状况),则相当于节约NaNO2的物质的量为2mol.
(6)在医药上常用硫酸亚铁与硫酸、硝酸的混合液反应制备碱式硫酸铁.根据我国质量标准,产品中不得含有Fe2+及NO3-,某同学根据提供的试剂设计实验检验所得产品中不含Fe2+,含有SO42-,可供选择的试剂如下:
A.新制氯水                  B.0.l mol•L -1KSCN溶液
C.10%NaOH溶液                D.20%HNO3溶液
E.0.05mol•L-1酸性KMnO4溶液    F.0.1mol•L-1BaCl2溶液
请你帮助该同学完成实验,将相关项目填入表中:
实验操作现象结论
取适量产品于洁净烧杯中,加入适量蒸馏水,充分搅拌,静置,滤去沉淀得红棕色溶液 溶液中含有Fe3+
 
取少量溶液于试管中,滴加0.05mol/L的酸性高锰酸钾溶液
 
溶液不褪色
 溶液中不含Fe2+
 
取少量溶液于试管中,滴加0.1mol/L的氯化钡溶液,再加入20%稀硝酸溶液
 
有白色沉淀
 溶液中含有SO${\;}_{4}^{2-}$
(7)为测定含Fe2+和Fe3+溶液中铁元素的总含量,实验操作如下:准确量取20.00mL溶液于带塞锥形瓶中,加入足量H2O2,调节pH<3,加热除去过量H2O2;加入过量KI充分反应后,再用0.1000mol•L-1Na2S2O3标准溶液滴定至终点,消耗标准溶液20.00mL.已知:
2Fe2++2I-═2Fe2++I2  I2+2S2O32-═2I-+S4O62-
则溶液中铁元素的总含量为5.6g•L-1
2.甲醇是一种重要的化工原料,在生产中有着重要的应用.工业上用甲烷氧化法合成甲醇的反应有:
(i)CH4(g)+CO2(g)?2CO(g)+2H2(g)△H1=+247.3kJ•mol-1
(ii)2CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H2=-90.1kJ•mol-1
(iii)2CO(g)+O2(g)?2CO2(g)△H3=-566.0kJ•mol-1
(1)用CH4和O2直接制备甲醇蒸气的热化学力程式为2CH4(g)+O2(g)?2CH3OH(g)△H=-251.6kJ•mol-1
(2)在容积相同的一个恒容密闭容器I、Ⅱ、Ⅲ中均充入1mol CO和2mol H2,发生反应(ii),三个容器的反应温度分别为T1、T2、T3且恒定不变.如图1为三个容器中的反应均进行到t min时CO的体积分数示意图.此时,三个容器中一定达到平衡状态的是容器Ⅲ:当三个容器中的反应均达到平衡状态时,CO的转化率最低的是容器Ⅲ,平衡常数最大的是容器Ⅰ.
CH3OH(g)+CO(g)?HCOOCH3(g)△H=-29.1kJ•mol-1
(3)工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯,其反应的热化学方程式为
科研人员对该反应进行了研究,部分研究结果如图2和图3:

①从反应压强对甲醇转化率的影响“效率”看,工业制取甲酸甲酯应选择的压强是4.0×106Pa(填“3.5×106Pa”“4.0×106Pa”或“5.0×106Pa”).
②实际工业生产中采用的温度是80℃.其理由是高于80℃时,温度对反应速率影响较小,且反应放热,升高温度时平衡逆向移动,转化率降低.
(4)直接甲醇燃料电池(简称DMFC)其结构简单、能量转化率高、对环境无污染,可作为常规能源的替代品而越来越受到关注.DMFC的工作原理如图4所示:
①通入b气体的电极是电池的正(填”正”或“负”)极,通入a气体的电极放电时的电极反应式为CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+
②常温下,用此电池以惰性电极电解0.5L硫酸铜溶液(足量).若阴极质量增重1.6g.则电解后溶液的pH为1(忽略溶液的体积变化).
 0  155858  155866  155872  155876  155882  155884  155888  155894  155896  155902  155908  155912  155914  155918  155924  155926  155932  155936  155938  155942  155944  155948  155950  155952  155953  155954  155956  155957  155958  155960  155962  155966  155968  155972  155974  155978  155984  155986  155992  155996  155998  156002  156008  156014  156016  156022  156026  156028  156034  156038  156044  156052  203614 

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