Question

高鐵酸鉀（K₂FeO₄）具有極強的氧化性，因該物質具有“綠色”、選擇性高、活性強等特點受到人們關注．
（1）高錳酸鉀制備方法之一為：
①在一定溫度下，將氯氣通入KOH溶液中制得含有次氯酸鉀的溶液；
②在劇烈攪拌條件下，將Fe（NO₃）₃分批加入次氯酸鉀溶液中，控制反應溫度，以免次氯酸鉀分解；
③加KOH至飽和，使K₂FeO₄充分析出，再經純化得產品，其純度在95%以上．
請回答下列問題：
①氯堿工業中制備氯氣的化學方程式是

 

；
②溫度過高會導致次氯酸鉀自身分解生成兩種化合物，產物之一是氯酸鉀（KClO₃），另一種產物應該是

 

（寫化學式）．
③制備過程有一步反應如下，請配平方程式（將計量數填入橫線里）：

 

Fe（OH）₃+

 

ClO^-+

 

OH^-═

 

FeO

2- 4

+

 

Cl^-+

 

H₂0
④若要制備200g純度為99%的K₂FeO₄產品，則需要氯化鈉的質量至少為多少？（體現計算過程）
（2）為探究高鐵酸鉀的某種性質，進行如下兩種實驗：
實驗一：將適量K₂FeO₄分別溶解于pH為4.74、7.00、11.50的水溶液中，配制成Fe

O

2- 4

濃度為1.0mmol?L^-1 （1mmol?L^-1=1×10^-3mol?L^-1）的試樣，分別靜置800min，考查初始pH不同的水溶液對K₂FeO₄某種性質的影響，結果見圖1．
實驗二：將適量K₂FeO₄溶解于pH=4.74的水溶液中，配制成Fe

O

2- 4

濃度為1.0mmol?L^-1的試樣，將試樣分別置于20℃、30℃、40℃和60℃的恒溫水浴中，考查不同溫度對K₂FeO₄某種性質的影響，結果見圖2．
①實驗一的目的是

 

；
②實驗二可得出的結論是

 

；
③高鐵酸鉀在水中的反應為：4Fe

O

2- 4

+10H₂O?Fe（OH）+8OH^-+3O₂↑
由圖l可知，800min時，初始pH=11.50的溶液中，高鐵酸鉀的最終濃度比pH=4.74的溶液中高，主要原因是

 

．

Answer 1

考點：性質實驗方案的設計,制備實驗方案的設計

專題：實驗設計題

分析：（1）①氯堿工業是利用電解飽和食鹽水制取氯氣；
②根據次氯酸鉀分解時氯元素的化合價的變化分析；
③利用質量守恒定律和電子守恒來配平反應的化學方程式；
④根據反應：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O、2NaCl+2H₂O

通電  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑、2KOH+Cl₂=KCl+KClO+H₂O得到關系式：6NaCl～3Cl₂↑～3KClO～2K₂FeO₄，進行計算即可；
（2）①由圖1可知該實驗探究不同PH時，高鐵酸鉀的穩定性；
②由圖2可知溫度越高，高鐵酸鉀的濃度越小；
③根據高鐵酸鉀在水中存在的平衡移動分析．

解答： 解：（1）①氯堿工業是利用電解飽和食鹽水制取氯氣，同時生成氫氣和氫氧化鈉，反應的化學方程式為：2NaCl+2H₂O

通電  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，
故答案為：2NaCl+2H₂O

通電  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑；
②次氯酸鉀中Cl的化合價為+1價，分解時生成氯酸鉀（KClO₃）中氯元素的化合價為+5價，則另一種產物的化合價應該比次氯酸鉀中Cl的化合價低，所以另一產物的化合價為-1價，不能為0價，0價為Cl₂；即另一種產物為NaCl，
故答案為：NaCl；
③Fe（OH）₃+ClO^-+OH^-→FeO₄^2-+Cl^-+H₂O，反應中Fe（OH）₃→FeO₄^2-，Fe元素從+3價升高到+6價，轉移3個電子，ClO^-→Cl^-，Cl元素從+1價降低到-1價，得到2個電子，根據得失電子守恒，Fe（OH）₃的計量數為2，ClO^-的計量數為3，再根據原子守恒配平方程式為：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，
故答案為：2；3；4；2；3；5；
④根據反應：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O、2NaCl+2H₂O

通電  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑、2KOH+Cl₂=KCl+KClO+H₂O
得到關系式：6NaCl～3Cl₂↑～3KClO～2K₂FeO₄ 設需要氯化鈉的質量為m，
       6×58.5                  2×198
        m                      198g

6×58.5

m

=

2×198

198g

，解得m=175.5g，答：需要氯化鈉的質量是175.5g；
（2）由圖1可知PH越大，高鐵酸鉀濃度越大，說明其穩定性越強，所以該實驗是探究不同PH時，高鐵酸鉀的穩定性，
故答案為：探究高鐵酸鉀在不同pH溶液中的穩定性；
②由圖2可知溫度越高，高鐵酸鉀的濃度越小，說明其穩定性越差，
故答案為：溫度越高，高鐵酸鉀越不穩定；
③高鐵酸鉀在水中的反應為4FeO₄^2-+10H₂O?4Fe（OH）₃+8OH^-+3O₂↑，當溶液中氫氧根離子的濃度增大，該平衡逆向移動，高鐵酸鉀的濃度增大，所以pH=11.50的溶液中高鐵酸鉀最終濃度比pH=4.74的溶液中高，
故答案為：pH=11.50溶液中OH^-離子濃度大，使上述平衡向左移動．

點評：本題考查了氯堿工業的原理、氧化還原反應產物的判斷、方程式的配平、探究實驗、平衡移動原理的應用、電極方程的書寫等，考查的知識點較多，題目綜合性強，難度大．