Question

6．離鐵酸鉀（K₂FeO₄）是一種集氧化、吸附、絮凝于一體的新型多功能水處理劑，其生產(chǎn)工藝如下：

回答下列問題：
（1）反應(yīng)①應(yīng)在溫度較低時進行，這是由于Cl₂與KOH溶液在溫度較高時反應(yīng)生成KClO₃，寫出加熱時該反應(yīng)的化學方程式6KOH+3Cl₂$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$KClO₃+5KCl+3H₂O．
（2）在溶液I中加入KOH固體的目的是A、C（填字母）．
A．與溶液I中過量的Cl₂繼續(xù)反應(yīng)，生成更多的KClO
B．KOH固體溶解時會放出較多的熱量，有利于提高反應(yīng)速率
C．為下一步反應(yīng)提供堿性的環(huán)境
D．使KClO₃轉(zhuǎn)化為 KClO
（3）從溶液II中分離出K₂FeO₄后，同時得到副產(chǎn)品KCl、KNO₃（寫化學式）；判斷K₂FeO₄晶體已經(jīng)洗滌干凈的方法是用試管取少量最后一次的洗滌液，加入硝酸銀溶液，無白色沉淀則已被洗凈
（4）高鐵酸鉀（K₂FeO₄）作為水處理劑的一個優(yōu)點是能與水反應(yīng)生成膠體吸附雜質(zhì)，請寫出該反應(yīng)的離子方程式：4FeO₄^2-+10H₂O═4Fe（OH）₃（膠體）+3O₂↑+8OH^-
（5）若消耗90%的硝酸鐵溶液268.9g，則理論上可制得K₂FeO₄晶體198.0g．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)題目信息、氧化還原反應(yīng)中化合價發(fā)生變化確定產(chǎn)物以及電子得失守恒和質(zhì)量守恒來配平；
（2）根據(jù)生產(chǎn)工藝流程圖，反應(yīng)①中氯氣過量，在溫度較高時KOH 與Cl₂ 反應(yīng)生成的是KClO₃需要堿性條件，氧化還原反應(yīng)中化合價有升有降；
（3）根據(jù)生產(chǎn)工藝流程圖，利用元素守恒可知，硝酸鐵與次氯酸鉀在堿性條件下反應(yīng)得溶液II中含有高鐵酸鉀、硝酸鉀和氯化鉀，檢驗最后一次的洗滌中無Cl^-即可；
（4）根據(jù)題目信息、氧化還原反應(yīng)中化合價發(fā)生變化可知，高鐵酸鉀與水反應(yīng)生成氫氧化鐵膠體，利用元素守恒和電子得失守恒確定產(chǎn)物并書寫離子方程式；
（5）根據(jù)鐵元素守恒可計算制得K₂FeO₄晶體的質(zhì)量．

解答 解：（1）據(jù)題目信息、氧化還原反應(yīng)中化合價發(fā)生變化確定產(chǎn)物有：KClO₃、KCl、H₂O，根據(jù)電子得失守恒和質(zhì)量守恒來配平，可得6KOH+3Cl₂$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$KClO₃+5KCl+3H₂O，
故答案為：6KOH+3Cl₂$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$KClO₃+5KCl+3H₂O；
（2）A、根據(jù)生產(chǎn)工藝流程圖，第①步氯氣過量，加入KOH固體后會繼續(xù)反應(yīng)生成KClO，故A正確；
B、因溫度較高時KOH 與Cl₂ 反應(yīng)生成的是KClO₃，而不是KClO，故B錯誤；
C、第③步需要堿性條件，所以堿要過量，故C正確；
D、KClO₃轉(zhuǎn)化為 KClO，化合價只降不升，故D錯誤；
故選：A、C；
（3）根據(jù)生產(chǎn)工藝流程圖，利用元素守恒可知，硝酸鐵與次氯酸鉀在堿性條件下反應(yīng)得溶液II中含有高鐵酸鉀、硝酸鉀和氯化鉀，所以從溶液II中分離出K₂FeO₄后，同時得到副產(chǎn)品有KCl、KNO₃，因只要檢驗最后一次的洗滌中無Cl^-，即可證明K₂FeO₄晶體已經(jīng)洗滌干凈，所以操作為用試管取少量最后一次的洗滌液，加入硝酸銀溶液，無白色沉淀則已被洗凈，
故答案為：KCl、KNO₃；用試管取少量最后一次的洗滌液，加入硝酸銀溶液，無白色沉淀則已被洗凈；
（4）根據(jù)題目信息、氧化還原反應(yīng)中化合價發(fā)生變化可知，高鐵酸鉀與水反應(yīng)生成氫氧化鐵膠體，利用元素守恒和電子得失守恒可寫出離子方程式為4FeO₄^2-+10H₂O═4Fe（OH）₃（膠體）+3O₂↑+8OH^-，
故答案為：4FeO₄^2-+10H₂O═4Fe（OH）₃（膠體）+3O₂↑+8OH^-；
（5）90%的硝酸鐵溶液268.9g中，n（Fe）=$\frac{268.9×90%}{56+3×62}$mol=1.0mol，根據(jù)鐵元素守恒，n（K₂FeO₄）=1.0mol，則K₂FeO₄晶體的質(zhì)量為1.0×（39×2+56+16×4）g=198.0g，
故答案為：198.0g．

點評 本題結(jié)合高鐵酸鉀（K₂FeO₄）的制備主要考查了氧化還原反應(yīng)的知識、離子的檢驗等，培養(yǎng)了學生運用知識的能力，題目難度中等．