Question

【題目】高鐵酸鉀是一種高效的多功能水處理劑，具有強(qiáng)氧化性。制備高鐵酸鉀方法很多。

（1）干法制備高鐵酸鉀。將Fe2O3、KNO3、KOH混合加熱共熔生成紫紅色高鐵酸鹽和KNO2等產(chǎn)物。此制備反應(yīng)中，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為_____________________。

（2）濕法制備高鐵酸鉀。工業(yè)上常采用NaClO氧化法生產(chǎn)，原理如下：

a.3NaClO+2Fe(NO3)3+ 10NaOH=2Na2FeO4↓+3NaCl+6NaNO3+5H2O

b.Na2FeO4+2KOH =K2FeO4+2NaOH

主要的生產(chǎn)流程如圖：

①流程圖中“轉(zhuǎn)化”是在某低溫下進(jìn)行的，說(shuō)明此溫度下的溶解度S(K2FeO4)_____S(Na2FeO4)（填“>”“<”或“=”）。

②濕法制備中，反應(yīng)的溫度、原料的濃度和配比對(duì)高鐵酸鉀的產(chǎn)率都有影響。如圖，圖甲為不同的溫度下，不同質(zhì)量濃度的Fe(NO3)3對(duì)K2FeO4生成率的影響；圖乙為一定溫度下，Fe(NO3)3質(zhì)量濃度最佳時(shí)，NaClO濃度對(duì)K2FeO4生成率的影響。工業(yè)生產(chǎn)中最佳溫度為_________℃，此時(shí)Fe(NO3)3與NaClO 兩種溶液最佳質(zhì)量濃度之比為______________。

③若NaClO加入過(guò)量，氧化過(guò)程中會(huì)生成Fe(OH)3，寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式：_____________________。若Fe( NO3)3加入過(guò)量，在堿性介質(zhì)中K2FeO4與Fe3+發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成K3FeO4，此反應(yīng)的離子方程式為__________________________________。

（3）K2FeO4在水溶液中易水解：4FeO42-+10H2O4Fe(OH)3+8OH-+3O2↑。

①在“提純”K2FeO4中采用重結(jié)晶、洗滌、低溫烘干的方法，則洗滌劑最好選用__________溶液(填序號(hào))。

A.H2O B.CH3COOK、異丙醇 C.NH4Cl、異丙醇 D.Fe(NO3)3、異丙醇

②K2FeO4在處理水的過(guò)程中所起的作用有_______________________。

（4）室溫下，向含有Fe3+的CuSO4溶液中加入Cu(OH)2可使Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(O H)3沉淀，從而除去Fe3+。該反應(yīng)的平衡常數(shù)為_____________________。(已知常溫下的溶度積常數(shù)：Ksp[Cu(OH)2]=2.0×10-20， Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38)。

Answer 1

【答案】 3︰1 ＜ 26 6∶5或1.2 3ClO+Fe3++3H2O=Fe(OH)3↓+3HClO +Fe3++8OH=+4H2O B K2FeO4具有強(qiáng)氧化性，能夠消毒殺菌；同時(shí)被還原成Fe3+，F(xiàn)e3+水解形成Fe(OH)3膠體，能夠吸附水中懸浮雜質(zhì) 5.0×1015 mol/L

【解析】（1）將Fe2O3、KNO3、KOH混合加熱共熔生成紫紅色高鐵酸鹽和KNO2等產(chǎn)物。此制備反應(yīng)中，Fe的化合價(jià)由+3升高到+6、N的化合價(jià)由+5降低到+3，所以，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為3︰1。

（2）①流程圖中“轉(zhuǎn)化”是在某低溫下進(jìn)行的，Na2FeO4與KOH發(fā)生的是復(fù)分解反應(yīng)，說(shuō)明此溫度下的溶解度S(K2FeO4) <S(Na2FeO4)。

②濕法制備中，反應(yīng)的溫度、原料的濃度和配比對(duì)高鐵酸鉀的產(chǎn)率都有影響。如圖，圖甲為不同的溫度下，不同質(zhì)量濃度的Fe(NO3)3對(duì)K2FeO4生成率的影響；圖乙為一定溫度下，Fe(NO3)3質(zhì)量濃度最佳時(shí)，NaClO濃度對(duì)K2FeO4生成率的影響。

由圖甲和圖乙可知，在26℃、NaClO和Fe(NO3)3的質(zhì)量濃度分別為330g/L和275g/L時(shí)，K2FeO4生成率最高，所以工業(yè)生產(chǎn)中最佳溫度為26℃，此時(shí)Fe(NO3)3與NaClO 兩種溶液最佳質(zhì)量濃度之比為6∶5（或1.2 ）。

③若NaClO加入過(guò)量，次氯酸根離子和鐵離子發(fā)生雙水解反應(yīng)，故氧化過(guò)程中會(huì)生成Fe(OH)3，該反應(yīng)的離子方程式為3ClO+Fe3++3H2O=Fe(OH)3↓+3HClO。若Fe( NO3)3加入過(guò)量，在堿性介質(zhì)中K2FeO4與Fe3+發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成K3FeO4，此反應(yīng)的離子方程式為+Fe3++8OH=+4H2O。

（3）①在“提純”K2FeO4中采用重結(jié)晶、洗滌、低溫烘干的方法，因?yàn)?/span>K2FeO4在水溶液中易水解，所以洗滌劑最好選用有機(jī)溶劑，根據(jù)平衡移動(dòng)原理，為減少晶體的溶解損失，應(yīng)選用CH3COOK、異丙醇溶液，填B。②K2FeO4在處理水的過(guò)程中所起的作用有：K2FeO4具有強(qiáng)氧化性，能夠消毒殺菌；同時(shí)被還原成Fe3+，Fe3+水解形成Fe(OH)3膠體，能夠吸附水中懸浮雜質(zhì)。

（4）室溫下，向含有Fe3+的CuSO4溶液中加入Cu(OH)2可使Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(O H)3沉淀，從而除去Fe3+，該反應(yīng)的離子方程式為2Fe3++3Cu(OH)23Cu2++2Fe(OH)3。該反應(yīng)的平衡常數(shù)為5.0×1015 mol/L。