Question

高鐵酸鉀是一種高效的多功能水處理劑，具有氧化、吸附、絮凝、、助凝、殺菌、除臭等作用，高鐵酸鉀的開發和利用正日益顯示出其廣闊的應用前景。其制備路線如下：

試回答下列問題

(1)操作①后的混合液中加入NaOH溶液的作用是：                            。

最后用異丙醇洗滌產品的目的是                                             。  

(2) 操作②與操作③相同，該操作名稱是：___________________。

(3)反應器中，NaOH、NaClO及Fe(NO₃)₃反應的離子方程式為： _____________________。

(4)次氯酸鈉濃度對高鐵酸鉀產率有一定影響（下圖甲），當高鐵酸鉀產率最高時，NaClO的物質的量濃度約為_________。（計算結果保留一位小數）

 

(5)從環境保護的角度看，制備中間產物Na₂FeO₄較好的方法為電化學法，其裝置如圖乙所示，則陽極的電極反應式為                                               。

 

Answer 1

【答案】

（14分）（1）增大溶液中的鈉離子濃度，便于高鐵酸鈉析出。（2分）

降低產品的溶解度，減少損失；加快水分揮發，易于干燥（2分）  （2）過濾（2分）

(3)2Fe³⁺ + 3ClO^─ + 10OH^─ ="=" 2FeO₄^2─ + 3Cl^─ + 5H₂O（3分）

(4)3.6m ol/L（2分）；   (5) Fe + 8OH^─－6e^─＝FeO₄^2─ + 4H₂O（3分）

【解析】

試題分析：（1）操作①后的混合液中加入NaOH溶液，可以增大溶液中鈉離子的濃度，便于高鐵酸鈉析出。異丙醇是有機溶劑，易揮發，所以加入異丙醇的目的是降低產品的溶解度，減少損失；加快水分揮發，易于干燥。

（2）操作②與操作③都是將固體從液體中分離出來，因此可采用過濾。

（3）次氯酸鈉具有強氧化性，能把硝酸鐵氧化生成高鐵酸鈉，反應的離子方程式是2Fe³⁺ + 3ClO^─ + 10OH^─＝2FeO₄^2─ + 3Cl^─ + 5H₂O。

（4）根據圖甲可知，當高鐵酸鉀產率最高時，NaClO的質量濃度約是270/L，所以次氯酸鈉大的物質的量濃度是270÷74.5＝3.6mol/L。

（5）電解池中陽極失去電子，發生氧化反應，所以根據裝置圖可知，陽極是鐵失去電子，則陽極電極反應式是Fe + 8OH^─－6e^─＝FeO₄^2─ + 4H₂O。

考點：考查高鐵酸鉀制備的工藝流程圖的有關判斷

點評：該題以高鐵酸鉀的制備為載體，重點考查學生對工藝流程試題了解掌握情況。試題綜合性強，貼近高考，側重對學生能力的培養和訓練，有利于培養學生的邏輯推理能力和規范嚴謹的實驗設計能力以及動手操作能力，也有利于培養了學生運用知識解決實際問題的能力。