Question

【題目】實(shí)驗(yàn)室用Cl2與KOH溶液反應(yīng)制備KClO溶液，其裝置如下圖所示。以KClO溶液及廢鐵屑等為原料，可制備高效水處理劑聚合硫酸鐵。

已知：C中反應(yīng)是放熱反應(yīng)

(1)裝置A中儀器a的名稱是______；裝置B的作用是_______。

(2)Cl2和KOH在較高溫度下反應(yīng)生成KClO3，在不改變KOH溶液的濃度和體積的條件下，控制反應(yīng)在0℃～5℃進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)中可采取的措施是_______(回答一點(diǎn)即可)。

(3)裝置D發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為______。

(4)聚合硫酸鐵（其中Fe元素為+3價(jià)）的組成可通過下列實(shí)驗(yàn)測定：

①稱取一定質(zhì)量的聚合硫酸鐵溶于稀鹽酸中，往所得溶液中滴加BaCl2溶液至沉淀完全，過濾、洗滌、干燥至恒重，得到白色固體11.65 g；

②另稱取與①等質(zhì)量的聚合硫酸鐵溶于稀硫酸中，加入足量銅粉，充分反應(yīng)后過濾、洗滌，將濾液和洗液合并配成250.00 mL溶液B；

③準(zhǔn)確量取25.00 mL溶液B，用0.1000 mol·L－1的KMnO4溶液滴定至終點(diǎn)，消耗KMnO4溶液8.00 mL。該步反應(yīng)為：。通過計(jì)算確定該聚合硫酸鐵的化學(xué)式(寫出計(jì)算過程)。______。

Answer 1

【答案】分液漏斗 除去Cl2中的HCl氣體 將裝置D置于0℃～5℃的水浴中（控制滴加速度等） Cl2＋2OH－=Cl－＋ClO－＋H2O 250.00mL溶液中：n(SO42)=n(BaSO4)==0.0500mol

根據(jù)：5Fe3+5Fe2+MnO4-

n(Fe3+)=5n(MnO4-)=5×0.1000molL1×8.00mL×103LmL1×=0.0400mol

由電荷守恒：3n(Fe3+)=2n(SO42)+n(OH)

n(OH)=3n(Fe3+)2n(SO42)=3×0.0400mol2×0.0500mol=0.0200mol

n(Fe3+):n(OH):n(SO42)=0.0400mol:0.0200mol:0.0500mol=4:2:5

即聚合硫酸鐵的化學(xué)式為Fe4(OH)2(SO4)5

【解析】

（1）儀器a為分液漏斗；裝置C的作用是制備KClO，其反應(yīng)原理是2KOH＋Cl2=KClO＋KCl＋H2O，若通入的氣體中含有HCl，將會導(dǎo)致制備出的KClO純度降低，因此裝置B的作用是除去Cl2中的HCl氣體；

（2）因裝置C中反應(yīng)式放熱反應(yīng)，若于常溫下反應(yīng)，將會有副反應(yīng)發(fā)生生成KClO3，因此需要將裝置C中的反應(yīng)溫度控制在0℃～5℃進(jìn)行，可采取將裝置D置于0℃～5℃的水浴中或控制滴加速度使反應(yīng)放熱量減小；

（3）裝置D的作用是除去未反應(yīng)完全的Cl2，防止污染空氣，故裝置D中發(fā)生的反應(yīng)為：Cl2＋2OH－=Cl－＋ClO－＋H2O；

（4）①步驟中產(chǎn)生的白色沉淀為BaSO4，根據(jù)沉淀質(zhì)量可計(jì)算出該質(zhì)量的聚合硫酸鐵中含有的SO42－的量；

②步驟中加入銅粉，發(fā)生反應(yīng)2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋；

③步驟目的是測定25mL溶液B中所含Fe2＋的量，然后計(jì)算出250mL溶液B中Fe2＋的量，由此計(jì)算Fe3＋的量，然后根據(jù)化合物化合價(jià)為0計(jì)算出OH－的量，由此確定聚合硫酸鐵的化學(xué)式；其具體計(jì)算過程如下：

250.00mL溶液中：n(SO42)=n(BaSO4)==0.0500mol，

根據(jù)：5Fe3+5Fe2+MnO4-，

n(Fe3+)=5n(MnO4-)=5×0.1000molL1×8.00mL×103LmL1×=0.0400mol，

由電荷守恒：3n(Fe3+)=2n(SO42)+n(OH)，

n(OH)=3n(Fe3+)2n(SO42)=3×0.0400mol2×0.0500mol=0.0200mol，

n(Fe3+):n(OH):n(SO42)=0.0400mol:0.0200mol:0.0500mol=4:2:5，

即聚合硫酸鐵的化學(xué)式為Fe4(OH)2(SO4)5。