Question

【題目】實驗室用下圖所示裝置制備KClO溶液，再用KClO溶液與KOH、Fe（NO3）3溶液反應制備高效凈水劑K2FeO4。

已知：Cl2與KOH溶液在20℃以下反應生成KClO，在較高溫度下則生成KClO3；K2FeO4易溶于水、微溶于濃KOH溶液，在0℃～5℃的強堿性溶液中較穩定。

回答下列問題：

（1）儀器a的名稱___________，裝置C中三頸瓶置于冰水浴中的目的是______________________。

（2）裝置B吸收的氣體是____________（寫化學式），裝置D的作用是____________________。

（3）裝置C中得到足量KClO后，將三頸瓶上的導管取下，依次加入KOH溶液、Fe（NO3）3溶液，控制水浴溫度為25℃，攪拌1.5 h，溶液變為紫紅色（含K2FeO4），反應的離子方程式為____________________。再加入飽和KOH溶液，析出紫黑色晶體，過濾，得到K2FeO4粗產品。

（4）K2FeO4粗產品含有Fe（OH）3、KCl等雜質，其提純方法為：將一定量的K2FeO4粗產品溶于冷的3 mol·L-1KOH溶液中，過濾，將盛有濾液的燒杯______________________，攪拌、靜置、過濾，用乙醇洗滌固體2～3次，最后將固體放在真空干燥箱中干燥。

（5）測定K2FeO4產品純度。稱取K2FeO4產品0.2100 g于燒杯中，加入足量的強堿性亞鉻酸鹽溶液，反應后再加稀硫酸調節溶液呈強酸性，配成250 mL溶液，取出25.00 mL放入錐形瓶，用0.01000 mol·L-1的（NH4）2Fe（SO4）2溶液滴定至終點，重復操作2次，平均消耗標準溶液30.00 mL[已知：Cr（OH）4-+FeO42-=Fe（OH）3↓+CrO42-+OH-，2CrO42-+2H+=Cr2O72-+H2O，Cr2O72-+6Fe2++14H+=6Fe3++3Cr3++7H2O]。則K2FeO4產品的純度為_________ %（保留1位小數）。

Answer 1

【答案】分液漏斗 防止Cl2與KOH反應生成KClO3 HCl 吸收多余的Cl2，防止污染空氣 3C1O-+2Fe3++10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O 置于冰水浴中，加入適量飽和KOH溶液 94.3

【解析】

由反應原理和實驗裝置圖可知，A裝置中用二氧化錳與濃鹽酸加熱制得氯氣，氯氣中有揮發出來的氯化氫，所以B裝置中飽和食鹽水是除去氯氣中的氯化氫，裝置C中用氯氣與氫氧化鉀溶液應制得次氯酸鉀，為防止在較高溫度下生成KClO3，C裝置中用冰水浴，反應的尾氣氯氣用D裝置中氫氧化鈉吸收。

（1）根據裝置圖可知儀器a的名稱是分液漏斗，Cl2與KOH溶液在20℃以下反應生成KClO，在較高溫度下則生成KClO3，所以冰水浴的目的是防止Cl2與KOH反應生成KClO3，故答案為：分液漏斗；防止Cl2與KOH反應生成KClO3；

（2）氯氣中有氯化氫需要除去，氯氣有毒，需要進行尾氣吸收，所以裝置B吸收的氣體是HCl，裝置D的作用是吸收Cl2，防止污染空氣，故答案為：HCl；吸收多余的Cl2，防止污染空氣；

（3）足量KClO中依次加入KOH溶液、Fe（NO3）3溶液，發生氧化還原反應生成K2FeO4、KCl和水等，反應的離子方程式為3ClO-+2Fe3++10OH-═2FeO42-+3Cl-+5H2O，故答案為：3ClO-+2Fe3++10OH-═2FeO42-+3Cl-+5H2O；

（4）K2FeO4易溶于水、微溶于濃KOH溶液，所以提純K2FeO4粗產品時可以將一定量的K2FeO4粗產品溶于冷的3mol/LKOH溶液中，過濾，將濾液置于冰水浴中，向濾液中加入飽和KOH溶液，攪拌、靜置、過濾，用乙醇洗滌2～3次，在真空干燥箱中干燥，故答案為：置于冰水浴中，加入適量飽和KOH溶液；

（5）根據反應Cr（OH）4-+FeO42-═Fe（OH）3↓+CrO42-+OH-和Cr2O72-+6Fe2++14H+═6Fe3++2Cr3++7H2O，可得關系式2FeO42-～Cr2O72-～6Fe2+，根據題意可知，（NH4）2Fe（SO4）2的物質的量為0.03L×0.01000mol/L=0.0003mol，所以高鐵酸鉀的質量為0.0003mol××198g/mol×10=0.198g，所以K2FeO4樣品的純度為×100%=94.3%，故答案為：94.3。