Question

4．高鐵酸鉀（K₂FeO₄）是一種集氧化、吸附、始凝于一體的新型多功能水處理劑．其生產工藝如下：

已知：
①2KOH+Cl₂=KClO+H₂O（條件：溫度較低）
②6KOH+3Cl₂=5KCl+KClO₃+3H₂O（條件：溫度較高）
③2Fe（NO₃）₃+2KClO+10KOH=2K₂FeO₄+6KNO₃+3KCl+5H₂O
回答下列問題：
（1）該生產工藝應在溫度較低（填“溫度較高”或“溫度較低”）的情況下進行；寫出工業上制取Cl₂的化學方程式2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$ 2NaOH+H₂↑+Cl₂↑；
（2）K₂FeO₄可作為新型多功能水處理劑的原因+6價的Fe元素易得電子表現出強氧化性，可殺菌消毒；還原產物Fe元素為+3價，在水中形成Fe（OH）₃膠體，可吸附水中懸浮物并可使泥沙聚沉；
（3）配制KOH溶液時，是在每100mL水中溶解61.6g KOH固體（該溶液的密度為1.47g/mL），它的物質的量濃度為10mol/L；
（4）在“反應液Ⅰ”中加KOH固體的目的是①與“反應液I”中過量的Cl₂繼續反應，生成更多的KClO②為下一步反應提供反應物；
（5）從“反應液Ⅱ”中分離出K₂FeO₄后，副產品是KNO₃、KCl（寫化學式）．

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晶體；
（1）由工藝流程及③可知，利用Fe（NO₃）₃與KClO制備K₂FeO₄，由信息②可知溫度較高KOH與Cl₂ 反應生成的是KClO₃；工業是利用電解飽和食鹽水制取氯氣；
（2）K₂FeO₄中鐵元素化合價為+6價，價態高，+6價的Fe元素易得電子表現出強氧化性，可殺菌消毒；還原產物Fe元素為+3價，在水中形成Fe（OH）₃膠體，可吸附水中懸浮物并可使泥沙聚沉；
（3）根據n=$\frac{m}{M}$計算出氫氧化鉀的物質的量，溶液質量等于溶質質量與溶劑質量之和，利用V=$\frac{m}{p}$計算溶液體積，再根據c=$\frac{n}{V}$計算氫氧化鉀溶液的物質的量濃度；
（4）由工藝流程可知，反應液I中有過量的Cl₂反應，生成更多的KClO；
（5）由工藝流程及③可知，從“反應液II”中分離出K₂FeO₄后，會有副產品KNO₃、KCl．

解答 解：（1）由工藝流程及③可知，利用Fe（NO₃）₃與KClO制備K₂FeO₄，由信息②可知溫度較高KOH與Cl₂ 反應生成的是KClO₃．由信息①可知，在低溫下KOH與Cl₂ 反應生成的是KClO．故選擇低溫較低，工業是利用電解飽和食鹽水制取氯氣．反應方程式為：2NaCl+2H₂O $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，
故答案為：溫度較低；2NaCl+2H₂O $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑；
（2）K₂FeO₄中鐵元素化合價為+6價，價態高，易得電子，表現強氧化性，+6價的Fe元素易得電子表現出強氧化性，可殺菌消毒；還原產物Fe元素為+3價，在水中形成Fe（OH）₃膠體，可吸附水中懸浮物并可使泥沙聚沉，
故答案為：+6價的Fe元素易得電子表現出強氧化性，可殺菌消毒；還原產物Fe元素為+3價，在水中形成Fe（OH）₃膠體，可吸附水中懸浮物并可使泥沙聚沉；
（3）61.6g KOH固體的物質的量為$\frac{61.6g}{56g/mol}$=1.1mol，溶液的質量為100mL×1g/mL+61.6g=161.6g，所以溶液的體積為$\frac{161.6g}{1.47×1{0}^{-3}g/L}$=$\frac{161.6}{1470}$L，所以氫氧化鉀溶液的物質的量濃度為$\frac{1.1mol}{\frac{161.6}{1470}L}$=10mol/L，
故答案為：10mol/L；
（4）由工藝流程可知，反應液I中有過量的Cl₂反應，加KOH固體的目的是與過量的Cl₂繼續反應，生成更多的KClO．為下一步反應提供反應物，
故答案為：與“反應液I”中過量的Cl₂繼續反應，生成更多的KClO；為下一步反應提供反應物；
（5）由工藝流程及③可知，從“反應液II”中分離出K₂FeO₄后，會有副產品KNO₃、KCl，
故答案為：KNO₃、KCl．

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．