Question

【題目】實(shí)驗(yàn)小組制備高鐵酸鉀（K2FeO4）并探究其性質(zhì)。

資料：K2FeO4為紫色固體，微溶于KOH溶液；具有強(qiáng)氧化性，在酸性或中性溶液中快速產(chǎn)生O2，在堿性溶液中較穩(wěn)定。

（1）制備K2FeO4（夾持裝置略）

①A為氯氣發(fā)生裝置。A中反應(yīng)方程式是________________（錳被還原為Mn2+）。

②將除雜裝置B補(bǔ)充完整并標(biāo)明所用試劑。_______

③C中得到紫色固體和溶液。C中Cl2發(fā)生的反應(yīng)有

3Cl2+2Fe(OH)3+10KOH2K2FeO4+6KCl+8H2O，另外還有________________。

（2）探究K2FeO4的性質(zhì)

①取C中紫色溶液，加入稀硫酸，產(chǎn)生黃綠色氣體，得溶液a，經(jīng)檢驗(yàn)氣體中含有Cl2。為證明是否K2FeO4氧化了Cl－而產(chǎn)生Cl2，設(shè)計(jì)以下方案：

方案Ⅰ	取少量a，滴加KSCN溶液至過(guò)量，溶液呈紅色。
方案Ⅱ	用KOH溶液充分洗滌C中所得固體，再用KOH溶液將K2FeO4溶出，得到紫色溶液b。取少量b，滴加鹽酸，有Cl2產(chǎn)生。

i．由方案Ⅰ中溶液變紅可知a中含有______離子，但該離子的產(chǎn)生不能判斷一定是K2FeO4將Cl－氧化，還可能由________________產(chǎn)生（用方程式表示）。

ii．方案Ⅱ可證明K2FeO4氧化了Cl－。用KOH溶液洗滌的目的是________________。

②根據(jù)K2FeO4的制備實(shí)驗(yàn)得出：氧化性Cl2________（填“＞”或“＜”），而方案Ⅱ?qū)嶒?yàn)表明，Cl2和的氧化性強(qiáng)弱關(guān)系相反，原因是________________。

③資料表明，酸性溶液中的氧化性＞，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)如下：將溶液b滴入MnSO4和足量H2SO4的混合溶液中，振蕩后溶液呈淺紫色，該現(xiàn)象能否證明氧化性＞。若能，請(qǐng)說(shuō)明理由；若不能，進(jìn)一步設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。

理由或方案：________________。

Answer 1

【答案】 2KMnO4+16HCl2MnCl2+2KCl +5Cl2↑+8H2O Cl2+2OHCl+ClO+H2O Fe3+ 4FeO42+20H+4Fe3++3O2↑+10H2O 排除ClO的干擾 > 溶液的酸堿性不同 若能，理由：FeO42在過(guò)量酸的作用下完全轉(zhuǎn)化為Fe3+和O2，溶液淺紫色一定是MnO4的顏色（若不能，方案：向紫色溶液b中滴加過(guò)量稀H2SO4，觀察溶液紫色快速褪去還是顯淺紫色）

【解析】分析：（1）KMnO4與濃鹽酸反應(yīng)制Cl2；由于鹽酸具有揮發(fā)性，所得Cl2中混有HCl和H2O（g），HCl會(huì)消耗Fe（OH）3、KOH，用飽和食鹽水除去HCl；Cl2與Fe（OH）3、KOH反應(yīng)制備K2FeO4；最后用NaOH溶液吸收多余Cl2，防止污染大氣。

（2）①根據(jù)制備反應(yīng)，C的紫色溶液中含有K2FeO4、KCl，Cl2還會(huì)與KOH反應(yīng)生成KCl、KClO和H2O。

I.加入KSCN溶液，溶液變紅說(shuō)明a中含Fe3+。根據(jù)題意K2FeO4在酸性或中性溶液中快速產(chǎn)生O2，自身被還原成Fe3+。

II.產(chǎn)生Cl2還可能是ClO-+Cl-+2H+=Cl2↑+H2O，即KClO的存在干擾判斷；K2FeO4微溶于KOH溶液，用KOH洗滌除去KClO、排除ClO-的干擾，同時(shí)保持K2FeO4穩(wěn)定存在。

②根據(jù)同一反應(yīng)中，氧化性：氧化劑氧化產(chǎn)物。對(duì)比兩個(gè)反應(yīng)的異同，制備反應(yīng)在堿性條件下，方案II在酸性條件下，說(shuō)明酸堿性的不同影響氧化性的強(qiáng)弱。

③判斷的依據(jù)是否排除FeO42-的顏色對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)論的干擾。

詳解：（1）①A為氯氣發(fā)生裝置，KMnO4與濃鹽酸反應(yīng)時(shí)，錳被還原為Mn2+，濃鹽酸被氧化成Cl2，KMnO4與濃鹽酸反應(yīng)生成KCl、MnCl2、Cl2和H2O，根據(jù)得失電子守恒和原子守恒，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2KMnO4+16HCl（濃）=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O，離子方程式為2MnO4-+10Cl-+16H+=2Mn2++5Cl2↑+8H2O。

②由于鹽酸具有揮發(fā)性，所得Cl2中混有HCl和H2O（g），HCl會(huì)消耗Fe（OH）3、KOH，用飽和食鹽水除去HCl，除雜裝置B為。

③ C中Cl2發(fā)生的反應(yīng)有3Cl2+2Fe（OH）3+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H2O，還有Cl2與KOH的反應(yīng)，Cl2與KOH反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cl2+2KOH=KCl+KClO+H2O，反應(yīng)的離子方程式為Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O。

（2）①根據(jù)上述制備反應(yīng)，C的紫色溶液中含有K2FeO4、KCl，還可能含有KClO等。

i.方案I加入KSCN溶液，溶液變紅說(shuō)明a中含F3+。但Fe3+的產(chǎn)生不能判斷K2FeO4與Cl-發(fā)生了反應(yīng)，根據(jù)題意K2FeO4在酸性或中性溶液中快速產(chǎn)生O2，自身被還原成Fe3+，根據(jù)得失電子守恒、原子守恒和電荷守恒，可能的反應(yīng)為4FeO42-+20H+=3O2↑+4Fe3++10H2O。

ii.產(chǎn)生Cl2還可能是ClO-+Cl-+2H+=Cl2↑+H2O，即KClO的存在干擾判斷；K2FeO4微溶于KOH溶液，用KOH溶液洗滌的目的是除去KClO、排除ClO-的干擾，同時(shí)保持K2FeO4穩(wěn)定存在。

②制備K2FeO4的原理為3Cl2+2Fe（OH）3+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H2O，在該反應(yīng)中Cl元素的化合價(jià)由0價(jià)降至-1價(jià)，Cl2是氧化劑，Fe元素的化合價(jià)由+3價(jià)升至+6價(jià)，Fe（OH）3是還原劑，K2FeO4為氧化產(chǎn)物，根據(jù)同一反應(yīng)中，氧化性：氧化劑氧化產(chǎn)物，得出氧化性Cl2FeO42-；方案II的反應(yīng)為2FeO42-+6Cl-+16H+=2Fe3++3Cl2↑+8H2O，實(shí)驗(yàn)表明，Cl2和FeO42-氧化性強(qiáng)弱關(guān)系相反；對(duì)比兩個(gè)反應(yīng)的條件，制備K2FeO4在堿性條件下，方案II在酸性條件下；說(shuō)明溶液的酸堿性的不同影響物質(zhì)氧化性的強(qiáng)弱。

③該小題為開放性試題。若能，根據(jù)題意K2FeO4在足量H2SO4溶液中會(huì)轉(zhuǎn)化為Fe3+和O2，最后溶液中不存在FeO42-，溶液振蕩后呈淺紫色一定是MnO4-的顏色，說(shuō)明FeO42-將Mn2+氧化成MnO4-，所以該實(shí)驗(yàn)方案能證明氧化性FeO42-MnO4-。（或不能，因?yàn)槿芤?/span>b呈紫色，溶液b滴入MnSO4和H2SO4的混合溶液中，c（FeO42-）變小，溶液的紫色也會(huì)變淺；則設(shè)計(jì)一個(gè)空白對(duì)比的實(shí)驗(yàn)方案，方案為：向紫色溶液b中滴加過(guò)量稀H2SO4，觀察溶液紫色快速褪去還是顯淺紫色）。