Question

高鐵酸鉀(K₂FeO₄)是一種新型、高效、多功能水處理劑,且不會造成二次污染。已知高鐵酸鹽熱穩(wěn)定性差,工業(yè)上用濕法制備高鐵酸鉀的基本流程如下圖所示:

(1)上述氧化過程中,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是                        　,

控制反應(yīng)溫度30℃以下的原因是 　                                  。

(2)結(jié)晶過程中加入濃KOH溶液的作用是                             　。

(3)已知常溫下K_sp[Fe(OH)₃]=1.25×10^-36,則Fe(NO₃)₃溶液中加入KOH溶液到

pH=　　　　　時,Fe³⁺才能完全沉淀(當(dāng)溶液中某種離子濃度小于10^-5mol·L^-1時可看作完全沉淀,lg2=0.3,lg5=0.7),常溫下反應(yīng)Fe³⁺+3H₂OFe(OH)₃+3H⁺的平衡常數(shù)K=　　[水解生成的Fe(OH)₃為膠體,其濃度不代入計算式,寫出計算結(jié)果]。

(4)最近,工業(yè)上用表面附有鐵的氧化物的鐵絲網(wǎng)作陽極,電解KOH溶液制備K₂FeO₄,優(yōu)點是原料價廉,效率高。若用一表面附有Fe₃O₄的鐵絲網(wǎng)20.0 g作陽極電解,當(dāng)電路中通過1.4 mol電子時,鐵絲網(wǎng)恰好電解完全。此時生成K₂FeO₄的質(zhì)量為　　　　　。

Answer 1

(1)氧化過程即在堿性條件下把Fe(OH)₃用KClO氧化為K₂FeO₄,其離子方程式為

2Fe(OH)₃+3ClO^-+4OH^-====2Fe+3Cl^-+5H₂O

(2)因為在結(jié)晶過程中存在如下平衡:

K₂FeO₄(s)2K⁺(aq)+Fe(aq),加入濃KOH溶液可增大K⁺濃度,促進(jìn)K₂FeO₄晶體析出。

(3)當(dāng)c(Fe³⁺)×c³(OH^-)>K_sp[Fe(OH)₃]=1.25×10^-36時有Fe(OH)₃沉淀析出,為使沉淀完全,c(OH^-)>0.5×10^-10mol·L^-1,pH=3.7

平衡常數(shù)。

(4)由Fe³⁺生成Fe,每摩鐵原子失去3摩電子,由Fe²⁺生成Fe,每摩鐵原子失去4摩電子,由Fe生成Fe,每摩鐵原子失去6摩電子。

設(shè)Fe₃O₄的物質(zhì)的量為x,Fe的物質(zhì)的量為y,

則有:

解得,x=0.05 mol　y=0.15 mol

K₂FeO₄的質(zhì)量=(0.05 mol×3+0.15 mol)×198 g·mol^-1=59.4 g

答案:(1)2Fe(OH)₃+3ClO^-+4OH^-====2Fe+3Cl^-+5H₂O

防止生成的K₂FeO₄發(fā)生分解

(2)增大K⁺濃度,促進(jìn)K₂FeO₄晶體析出

(3)3.7　8×10^-7　(4)59.4 g

【誤區(qū)警示】本題(4)容易忽略Fe₃O₄的存在,再者未明確Fe₃O₄中鐵元素價態(tài)。