Question

12．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．其生產工藝如下：

（1）反應①應在溫度較低的情況下進行．因在溫度較高時KOH 與Cl₂ 反應生成的是KClO₃．寫出在溫度較高時KOH 與Cl₂反應的化學方程式6KOH+3Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$KClO₃+5KCl+3H₂O，該反應的氧化產物是KClO₃．
（2）在溶液Ⅰ中加入KOH固體的目的是A、C（填編號）．
A．與溶液Ⅰ中過量的Cl₂繼續反應，生成更多的KClO
B．KOH固體溶解時會放出較多的熱量，有利于提高反應速率
C．為下一步反應提供堿性的環境
D．使KClO₃轉化為 KClO
（3）從溶液Ⅱ中分離出K₂FeO₄后，還會有副產品KNO₃、KCl，則反應③中發生的離子反應方程式為2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．
（4）如何判斷K₂FeO₄晶體已經洗滌干凈用試管取少量最后一次的洗滌液，加入硝酸銀溶液，無白色沉淀則已被洗凈．
（5）高鐵酸鉀（K₂FeO₄）具有極強的氧化性，是一種優良的水處理劑．FeO₄^2-在水溶液中的存在形態如圖Ⅱ所示．下列說法正確的是B（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
B．向pH=2的這種溶液中加KOH溶液至pH=10，HFeO₄^-的分布分數先增大后減小
C．向pH=8的這種溶液中加KOH溶液，發生反應的離子方程式為：H₂FeO₄+OH^-═HFeO₄^-+H₂O．

Answer 1

分析 足量氯氣通入氫氧化鉀溶液中低溫反應生成次氯酸鉀、氯化鉀和水，加入固體氫氧化鉀除去氯化鉀得到減小次氯酸鉀濃溶液，加入硝酸鐵濃溶液純化洗滌干燥得到高鐵酸鉀，
（1）根據題目信息、氧化還原反應中化合價發生變化確定產物以及電子得失守恒和質量守恒來配平；根據化合價升高，還原劑，得到氧化產物；
（2）根據生產工藝流程圖，第①步氯氣過量，第③步需要堿性條件，在溫度較高時KOH 與Cl₂ 反應生成的是KClO₃，氧化還原反應中化合價有升有降；
（3）根據題目信息、氧化還原反應中化合價發生變化確定產物以及電子得失守恒和質量守恒來配平；
（4）檢驗最后一次的洗滌中無Cl^-即可；
（5）根據圖象的內容來分析圖象所描述的意義判斷．

解答 解：足量氯氣通入氫氧化鉀溶液中低溫反應生成次氯酸鉀、氯化鉀和水，加入固體氫氧化鉀除去氯化鉀得到減小次氯酸鉀濃溶液，加入硝酸鐵濃溶液純化洗滌干燥得到高鐵酸鉀，
（1）據題目信息、氧化還原反應中化合價發生變化確定產物有：KClO₃、KCl、H₂O，根據電子得失守恒和質量守恒來配平，可得6KOH+3Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$KClO₃+5KCl+3H₂O；Cl₂既是氧化劑又是還原劑，氯化合價升高，得到 KClO₃，KClO₃是還原產物．    
故答案為：6KOH+3Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$KClO₃+5KCl+3H₂O； KClO₃；
（2）A、根據生產工藝流程圖，第①步氯氣過量，加入KOH固體后會繼續反應生成KClO，故A正確；
B、因溫度較高時KOH 與Cl₂ 反應生成的是KClO₃，而不是KClO，故B錯誤；
C、第③步需要堿性條件，所以堿要過量，故C正確；
D、KClO₃轉化為 KClO，化合價只降不升，故D錯誤；
故選：A、C；
（3）據題目信息和氧化還原反應中化合價發生變化確定找出反應物：Fe³⁺、ClO^-，生成物：FeO₄^2-、Cl^-，根據電子得失守恒和質量守恒來配平，可得2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O． 
故答案為：2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；  
（4）只要檢驗最后一次的洗滌中無Cl^-，即可證明K₂FeO₄晶體已經洗滌干凈，操作方法為用試管取少量最后一次的洗滌液，加入硝酸銀溶液，無白色沉淀則已被洗凈，
故答案為：用試管取少量最后一次的洗滌液，加入硝酸銀溶液，無白色沉淀則已被洗凈；
（5）A．不同PH值時，溶液中鐵元素的存在形態及種數不相同，比如在PH值等于6時，就只有兩種形態，故A錯誤；
B．根據圖象知，改變溶液的pH，向pH=2的這種溶液中加KOH溶液至pH=10，HFeO₄^-的分布分數先增大后減小，故正確；
C．向pH=8的這種溶液中加KOH溶液，發生反應的離子方程式為：HFeO₄^-+OH^-=FeO₄^2-+H₂O，故錯誤；
故答案為：B．

點評 本題考查學生閱讀題目獲取信息的能力、對工藝流程的理解與條件的控制、對物質的量濃度理解等，難度中等，需要學生具有扎實的基礎知識與靈活運用知識解決問題的能力，注意基礎知識的掌握．