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）在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，濾液1可用作______．
（2）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：______．
（3）結(jié)晶過程中加入濃KOH溶液的作用是：______．
（4）某溫度下，將Cl₂通入KOH溶液中，反應(yīng)后得到KCl、KClO、KClO₃的混合溶液，經(jīng)測定ClO^-與ClO₃^-離子的物質(zhì)的量之比是1：2，則Cl₂與氫氧化鉀反應(yīng)時(shí)，被還原的氯元素和被氧化的氯元素的物質(zhì)的量之比為______．
（5）實(shí)驗(yàn)測得鐵鹽溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、反應(yīng)時(shí)間與K₂FeO₄產(chǎn)率的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別如下圖1、圖2所示．為了獲取更多的高鐵酸鉀，鐵鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)控制在______附近、反應(yīng)時(shí)間應(yīng)控制在______．

Answer 1

解：（1）硝酸鐵和氫氧化鉀反應(yīng)生成了氫氧化鐵和硝酸鉀，過濾后得到的濾液是硝酸鉀溶液，可以用在農(nóng)業(yè)上用作復(fù)合肥（或化肥）；
故答案為：復(fù)合肥（或化肥）；
（2）氧化過程中，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O； 由于已知高鐵酸鹽熱穩(wěn)定性差，溫度高了高鐵酸鉀會分解；
故答案為：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O； 防止生成的K₂FeO₄發(fā)生分解；
（3）結(jié)晶過程中加入濃KOH溶液，增大了K⁺濃度，有利于K₂FeO₄晶體的析出；
故答案為：增大K⁺濃度，促進(jìn)K₂FeO₄晶體析出；
（4）假設(shè)ClO^-與ClO₃^-離子的物質(zhì)的量為1mol、2mol，化合價(jià)升高：1×1+5×2=11，氯氣被還原成了-1價(jià)氯離子，被還原的氯元素的物質(zhì)的量是11mol，故被還原的氯元素與被氧化的氯元素的物質(zhì)的量之比是11：（1+2）=11：3；
故答案為：11：3
（5）根據(jù)圖1可知，鐵鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)控制在30% 左右可以獲取更多的高鐵酸鉀； 根據(jù)圖2可知，反應(yīng)時(shí)間應(yīng)控制在60min左右，可以獲取更多的高鐵酸鉀；
故答案為：30% 60min．
分析：（1）濾液1的主要成分是硝酸鉀，可以在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中用作化肥；
（2）氫氧化鐵料漿和次氯酸鉀反應(yīng)生成了高鐵酸鉀，反應(yīng)方程式是：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；已知高鐵酸鹽熱穩(wěn)定性差，溫度不宜過高
（3）加入濃KOH溶液，溶液中鉀離子濃度增大，有利于高鐵酸鉀析出；
（4）設(shè)ClO^-與ClO₃^-離子的物質(zhì)的量為1mol、2mol，根據(jù)化合價(jià)升降相等，計(jì)算出被還原的氯元素和被氧化的氯元素的物質(zhì)的量之比；
（5）根據(jù)圖1、圖2分析，可以得出最佳反應(yīng)時(shí)間和最佳鐵鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
點(diǎn)評：本題考查了高鐵酸鉀的制取，涉及問題較多，注意分析題中的信息，根據(jù)所學(xué)化學(xué)知識認(rèn)真完成，本題難度中等．