Question

18．工業上一種制備氯化鐵及高鐵酸鉀的工藝流程如圖：

（1）吸收塔中的吸收劑X是FeCl₂；從副產物FeCl₃溶液中獲得FeCl₃•6H₂O的操作是加入少量鹽酸（或通入HCl）、加熱濃縮、再冷卻結晶．
（2）用FeCl₃溶液（副產物）腐蝕印刷線路板所得的廢液中含FeCl₃、FeCl₂和CuCl₂，用化學方法可以回收廢液中銅；合并過濾后的剩余液體可以作為上述工藝流程中的吸收劑X．則在此過程中，先后加入的物質分別是Fe（鐵屑）、HCl（鹽酸）．
（3）堿性條件下反應①的離子方程式為2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-═2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．
（4）過程②將混合溶液攪拌半小時，靜置，抽濾獲得粗產品．該反應的化學方程式為2KOH+Na₂FeO₄=K₂FeO₄+2NaOH，請根據復分解反應原理分析反應發生的原因：K₂FeO₄溶解度小，析出晶體，促進反應進行．
K₂FeO₄ 在水溶液中易發生反應：4FeO₄^2-+10H₂O═4Fe（OH）₃+8OH^-+3O₂↑，在提純K₂FeO₄時采用重結晶、洗滌、低溫烘干的方法，則洗滌劑最好選用b（填序號）．
a．H₂O                   b．稀KOH溶液、異丙醇
c．NH₄Cl溶液、異丙醇    d．Fe（NO₃）₃溶液、異丙醇．

Answer 1

分析 鐵與氯氣反應生成紅棕的煙，過量的氯氣用氯化亞鐵溶液吸收，生成氯化鐵溶液，紅棕色氯化鐵用氯化鐵溶液吸收，生成濃的氯化鐵溶液，然后氯化鐵被氯氣與氫氧化鈉溶液反應生成的次氯酸鈉氧化成高鐵酸鈉，最后通過反應2KOH+Na₂FeO₄=K₂FeO₄+2NaOH，制得高鐵酸鉀，由此分析解答：
（1）從反應爐中排出的尾氣是反應剩余的Cl₂，與吸收劑X反應生成FeCl₃溶液，所以X是氯化亞鐵溶液；防止鐵離子的水解，所以要加入鹽酸；
（2）首先加入過量的鐵粉將鐵離子轉化為亞鐵離子，銅離子轉化為單質銅，然后加入適量的鹽酸除去過量的鐵粉，最后過濾得到單質銅；
（3）氫氧化鈉與氯氣反應生成NaClO，次氯酸鈉與FeCl₃反應生成FeO₄^2-；
（4）過程②將混合溶液攪拌半小時，靜置，抽濾獲得粗產品．該反應的化學方程式為2KOH+Na₂FeO₄ =K₂FeO₄+2NaOH，請根據相關反應原理分析反應能發生的原因K₂FeO₄的溶解度比Na₂FeO₄小而溶液中K⁺、FeO₄^2-的濃度比較大；K₂FeO₄ 在水溶液中易發生反應：4FeO₄^2-+10H₂O═4Fe（OH）₃+8OH^-+3O₂↑，所以用堿液來洗滌，抑制水解，不引入新的雜質所以用稀KOH溶液，異丙醇易揮發．

解答 解：（1）通過工藝流程圖可知，從反應爐中排出的尾氣是反應剩余的Cl₂，與吸收劑X在吸收塔中反應生成FeCl₃溶液，則吸收劑X應是FeCl₂溶液，防止鐵離子的水解，所以要加酸，而不引入新的雜質，所以加鹽酸，故答案為：FeCl₂；加入少量鹽酸（或通入HCl）；
（2）首先加入過量的鐵粉將鐵離子轉化為亞鐵離子，銅離子轉化為單質銅，然后加入適量的鹽酸除去過量的鐵粉，最后過濾得到單質銅，故答案為：Fe（鐵屑）、HCl（鹽酸）；
（3）NaClO與FeCl₃反應生成FeO₄^2-、次氯酸鈉被還原為氯離子，則反應的離子方程式為：2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-═2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
故答案為：2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-═2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
（4）過程②將混合溶液攪拌半小時，靜置，抽濾獲得粗產品．該反應的化學方程式為2KOH+Na₂FeO₄ =K₂FeO₄+2NaOH，請根據相關反應原理分析反應能發生的原因K₂FeO₄的溶解度比Na₂FeO₄小而溶液中K⁺、FeO₄^2-的濃度比較大；K₂FeO₄ 在水溶液中易發生反應：4FeO₄^2-+10H₂O═4Fe（OH）₃+8OH^-+3O₂↑，所以用堿液來洗滌，抑制水解，不引入新的雜質所以用稀KOH溶液，異丙醇易揮發，故答案為：K₂FeO₄溶解度小，析出晶體，促進反應進行；b．

點評 本題考查了物質的制備流程的理解應用、實驗基本操作、物質性質的分析應用，題目涉及的知識點較多，側重于考查學生的實驗能力和對基礎知識的綜合應用能力，熟練掌握基礎是關鍵，題目難度中等．