Question

6．高鐵酸鉀（K₂FeO₄）是新型多功能水處理劑，堿性條件下性質穩定，其生產過程如下：

請回答下列問題
（1）若向反應液I中加入稀硫酸會產生氣體，寫出其反應的離子方程式Cl^-+Cl0^-+2H+═2H₂O+Cl₂↑；
（2）生成“反應液Ⅱ”的離子方程式是2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
（3）使用堿性KClO的原因是K₂FeO₄堿性條件下穩定；
（4）從“反應液Ⅱ”中分離出K₂FeO₄后，副產品是KCl和硝酸鉀（填名稱），該混合物可用D方法分離提純（填字母序號）；A．過  濾   B．分  液     C．蒸  餾         D．重  結  晶
（5）請簡述K₂FeO₄晶體洗滌的操作用異丙醇代替水洗滌；
（6）工業生產1.98t K₂FeO₄，理論上消耗Cl₂的物質的量為15mol．

Answer 1

分析 足量Cl₂通入和KOH溶液中，溫度低時發生反應Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O，向溶液I中加入KOH，使氯氣完全反應，且將溶液轉化為堿性溶液，只有堿性條件下次氯酸根離子才能和鐵離子發生氧化還原反應生成高鐵酸根離子，除去KCl得到堿性的KClO濃溶液，向堿性的KClO濃溶液中加入90%的Fe（NO₃）₃溶液，發生反應2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，得到溶液II，純化得到濕產品，將濕產品洗滌、干燥得到晶體K₂FeO₄，
（1）因氯氣與KOH反應后的溶液里含有Cl^-和Cl0^-，混合液中滴加稀硫酸酸化后，兩離子會發生氧化還原反應生成氯氣；
（2）反應液Ⅱ中含有K₂FeO₄，可知堿性條件下ClO^-氧化Fe³⁺得到2FeO₄^2-，根據電子守恒、電荷守恒及原子守恒可寫出此反應的離子方程式；
（3）因K₂FeO₄易水解顯堿性，堿性溶液能抑制其水解，反之酸性條件下會促進水解；
（4）由工藝流程及③可知，從“反應液II”中分離出K₂FeO₄后，會有副產品KNO₃、KCl，可以根據二者的溶解度差異選擇分離方式；
（5）異丙醇代替水洗滌減少產品損耗且異丙醇易揮發；
（6）根據反應Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O和2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，可得關系式2K₂FeO₄～3Cl₂，根據關系式可計算出氯氣的物質的量．

解答 解：（1）反應液I中Cl^-和Cl0^-在酸性條件下發生歸中反應生成氯氣，離子反應方程式為Cl^-+Cl0^-+2H+═2H₂O+Cl₂↑，故答案為：Cl^-+Cl0^-+2H+═2H₂O+Cl₂↑；
（2）根據分析可知，Fe（NO₃）₃溶液與堿性KClO溶液反應生成高鐵酸鉀和氯化鉀，反應的化學方程式為2Fe（NO₃）₃+3KClO+10KOH=2K₂FeO₄+3KCl+6KNO₃+5H₂O，
對應的離子反應方程式為2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，故答案為：2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
（3）K₂FeO₄堿性條件下穩定，為了得到穩定的目標道白，應選擇使用堿性KClO，故答案為：K₂FeO₄堿性條件下穩定；
（4）由工藝流程及③可知，從“反應液II”中分離出K₂FeO₄后，會有副產品KNO₃、KCl，根據二者的溶解度隨溫度變化情況，選擇用重結晶的方法進行分離，
故答案為：硝酸鉀；D；
（5）用異丙醇代替水洗滌產品，避免產品溶解損失，同時異丙醇易揮發，易于干燥，故答案為：用異丙醇代替水洗滌；
（6）根據反應Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O和2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，可得關系式2K₂FeO₄～3Cl₂，1.98kg K₂FeO₄的物質的量為10mol，根據關系式可知氯氣的物質的量為15mol，故答案為：15．

點評 本題考查物質的分離和提純，側重考查學生分析、計算能力和思維的縝密性，涉及氧化還原反應方程式的配平、離子方程式的書寫，會從整體上分析物質分離流程，知道每一步發生的反應及基本操作，題目難度不大．