Question

1．高鐵酸鉀（K₂FeO₄）是一種集氧化、吸附、絮凝于一體的新型多功能水處理劑．其生產(chǎn)工藝如下：

已知：①2KOH+Cl₂→KCl+KClO+H₂O（條件：溫度較低）
②6KOH+3Cl₂→5KCl+KClO₃+3H₂O（條件：溫度較高）
③2Fe（NO₃）₃+2KClO+10KOH→2K₂FeO₄+6KNO₃+3KCl+5H₂O
回答下列問題：
（1）該生產(chǎn)工藝應(yīng)在溫度較低（填“溫度較高”或“溫度較低”）情況下進(jìn)行；
（2）寫出工業(yè)上制取Cl₂的化學(xué)方程式2NaCl+2H₂O $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑；
（3）已知：4FeO₄^2-+10H₂O?4Fe（OH）₃+8OH^-+3O₂．K₂FeO₄在處理水的過程中所起的作用有氧化劑和凈水劑．
（4）在“反應(yīng)液I”中加KOH固體的目的是AC：
A．與“反應(yīng)液I”中過量的Cl₂繼續(xù)反應(yīng)，生成更多的KClO
B．KOH固體溶解時(shí)會(huì)放出較多的熱量，有利于提高反應(yīng)速率
C．為下一步反應(yīng)提供反應(yīng)物
D．使副產(chǎn)物KClO₃轉(zhuǎn)化為 KClO
（5）從“反應(yīng)液Ⅱ”中分離出K₂FeO₄后，會(huì)有副產(chǎn)品KNO₃、KCl（寫化學(xué)式），它們都是重要的化工產(chǎn)品，具體說出其中一種物質(zhì)的用途KNO₃是一種復(fù)合化肥，可用于化肥，炸藥制備等．
（6）將適量K₂FeO₄溶解于pH=4.74的溶液中，配制成c（FeO₄^2-）=1.0mmol•L^-1的試樣，將試樣分別置于20℃、30℃、40℃和60℃的恒溫水浴中，測定c（FeO₄^2-）的變化，結(jié)果見圖Ⅰ．該實(shí)驗(yàn)的目的是探究溫度對(duì)FeO₄^2-濃度的影響；發(fā)生反應(yīng)的△H＞0（填“＞”、“＜”或“=”）．
（7）FeO₄^2-在水溶液中的存在形態(tài)如圖Ⅱ所示．下列說法正確的是C（填字母）．
A．不論溶液酸堿性如何變化，鐵元素都有4種存在形態(tài)
B．向pH=10的這種溶液中加硫酸至pH=2，HFeO₄^-的分布分?jǐn)?shù)逐漸增大
C．向pH=6的這種溶液中加KOH溶液，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：HFeO₄^-+OH^-═FeO₄^2-+H₂O

Answer 1

分析 已知：①2KOH+Cl₂→KCl+KClO+H₂O（條件：溫度較低）
②6KOH+3Cl₂→5KCl+KClO₃+3H₂O（條件：溫度較高）
③2Fe（NO₃）₃+2KClO+10KOH→2K₂FeO₄+6KNO₃+3KCl+5H₂O
流程分析可知足量氯氣通入氫氧化鉀溶液生成氯化鉀、次氯酸鉀和水，加入氫氧化鉀與“反應(yīng)液I”中過量的Cl₂繼續(xù)反應(yīng)，生成更多的KClO
，為下一步反應(yīng)提供反應(yīng)物，除去氯化鉀，在堿性KClO溶液中加入90%硝酸鐵，反應(yīng)的反應(yīng)液Ⅱ，純化過濾得到濕產(chǎn)品洗滌干燥得到高鐵酸鉀；
（1）由工藝流程及③可知，利用Fe（NO₃）₃與KClO制備K₂FeO₄，由信息②可知溫度較高KOH與Cl₂ 反應(yīng)生成的是KClO₃；
（2）工業(yè)是利用電解飽和食鹽水制取氯氣；
（3）K₂FeO₄中鐵元素化合價(jià)為+6價(jià)，高鐵酸鉀（K₂FeO₄）具有極強(qiáng)的氧化性，是一種優(yōu)良的水處理劑，起到殺菌消毒作用，形成膠體具有吸附懸浮雜質(zhì)的作用；
（4）由工藝流程可知，反應(yīng)液I中有過量的Cl₂反應(yīng)，生成更多的KClO；
（5）由工藝流程及③可知，從“反應(yīng)液II”中分離出K₂FeO₄后，會(huì)有副產(chǎn)品KNO₃、KCl．KNO₃可用于化肥，炸藥等；
（6）由圖1數(shù)據(jù)可知，將試樣分別置于不同溫度的恒溫水浴中，來測定c（FeO₄^2-）的變化，顯然是確定溫度對(duì)FeO₄^2-濃度的影響情況；溫度越高，相同時(shí)間內(nèi)FeO₄^2-濃度變化越快，高鐵酸鉀溶液平衡時(shí)FeO₄^2-濃度越小；溫度越高FeO₄^2-濃度越小，正向反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；
（7）根據(jù)圖象的內(nèi)容來分析圖象所描述的意義．

解答 解：（1）由工藝流程及③可知，利用Fe（NO₃）₃與KClO制備K₂FeO₄，由信息②可知溫度較高KOH與Cl₂ 反應(yīng)生成的是KClO₃．由信息①可知，在低溫下KOH與Cl₂ 反應(yīng)生成的是KClO．故選擇低溫較低，
故答案為：溫度較低；
（2）工業(yè)是利用電解飽和食鹽水制取氯氣．反應(yīng)方程式為：2NaCl+2H₂O $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，
故答案為：2NaCl+2H₂O $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑；
（3）K₂FeO₄中鐵元素化合價(jià)為+6價(jià)，價(jià)態(tài)高，易得電子，表現(xiàn)強(qiáng)氧化性，生成的鐵離子水解生成的氫氧化鐵膠體能吸附懸浮雜質(zhì)的作用，可以起到凈水作用，
故答案為：氧化劑和凈水劑；
（4）由工藝流程可知，反應(yīng)液I中有過量的Cl₂反應(yīng)，加KOH固體的目的是與過量的Cl₂繼續(xù)反應(yīng)，生成更多的KClO．
A、與過量的Cl₂繼續(xù)反應(yīng)，生成更多的KClO，故A正確；
B、由信息②可知溫度較高KOH與Cl₂ 反應(yīng)生成的是KClO₃，不利用KClO生成、浪費(fèi)原料，故B錯(cuò)誤；
C、由工藝流程及③可知，利用Fe（NO₃）₃與KClO制備K₂FeO₄，故C正確；
D、由信息可知，該條件下KClO₃ 不能轉(zhuǎn)化為KClO，故D錯(cuò)誤．
故選：AC；
（5）由工藝流程及③可知，從“反應(yīng)液II”中分離出K₂FeO₄后，會(huì)有副產(chǎn)品KNO₃、KCl．KNO₃可用于化肥，炸藥等，
故答案為：KNO₃、KCl；KNO₃是一種復(fù)合化肥，KNO₃可用于化肥，炸藥等；
（6）由圖1數(shù)據(jù)可知，溫度越高，相同時(shí)間內(nèi)FeO₄^2-濃度變化越快，高鐵酸鉀溶液平衡時(shí)FeO₄^2-濃度越小，溫度越高FeO₄^2-濃度越小，正向反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，故答案為：探究溫度對(duì)FeO₄^2-濃度的影響；＞；
（7）A、不同PH值時(shí)，溶液中鐵元素的存在形態(tài)及種數(shù)不相同，比如在PH值等于6時(shí)，就只有兩種形態(tài)，故A錯(cuò)誤；
B、向pH=10的這種溶液中加硫酸至pH=2，HFeO₄^-的分布分?jǐn)?shù)先增大隨后又減小，故B錯(cuò)誤；
C、pH=6的這種溶液中，鐵元素的存在形態(tài)有HFeO₄^-和FeO₄^2-，加KOH溶液，只有HFeO₄^-能反應(yīng)，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：HFeO₄^-+OH^-=FeO₄^2-+H₂O，故C正確；
故答案為：C．

點(diǎn)評(píng) 本題考查學(xué)生閱讀題目獲取信息的能力、對(duì)工藝流程的理解與條件的控制、對(duì)物質(zhì)的量濃度理解等，難度中等，需要學(xué)生具有扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)與靈活運(yùn)用知識(shí)解決問題的能力，注意基礎(chǔ)知識(shí)的掌握．