Question

15．新型凈水劑高鐵酸鉀（K₂FeO₄）為暗紫色固體，可溶于水，在中性或酸性溶液中逐漸分解，在堿性溶液中穩定．工業上制備K₂FeO₄的常用方法有兩種．
方法Ⅰ：次氯酸鹽氧化法．
工藝流程如圖所示．

（1）完成“氧化”過程中反應的化學方程式：
2FeCl₃+10NaOH+3NaClO═2Na₂FeO₄+9NaCl□+5H₂O□，其中氧化劑是NaClO（填化學式）．
（2）“轉化”過程中發生反應的化學方程式為Na₂FeO₄+2KOH=K₂FeO₄+2NaOH．
（3）上述工藝得到的高鐵酸鉀常含有雜質，可用重結晶法提純，操作是：將粗產品用稀KOH溶液溶解，然后再加入飽和KOH溶液，冷卻結晶，過濾．

Answer 1

分析 氯化鐵溶液、次氯酸鈉溶液和氫氧化鈉溶液混合發生氧化還原反應生成高鐵酸鈉、氯化鈉和水，加入40%的氫氧化鈉溶液除雜，過濾得到氯化鈉固體和濾液，濾液中加入氫氧化鉀溶液實現高鐵酸鈉轉化為高鐵酸鉀沉淀，冷卻結晶過濾得到高鐵酸鉀固體；
（1）反應中NaClO是氧化劑，還原產物是NaCl，根據元素守恒，可知反應式中需要補充NaCl和H₂O．根據化合價升降法配平方程式．
（2）由工藝流程可知，“氧化”過程除雜后的濾液中含有Na₂FeO₄，“轉化”過程的產物為K₂FeO₄，故“轉化”過程是在加入KOH溶液后，將Na₂FeO₄轉化為溶解度更小的K₂FeO₄．
（3）由題目信息可知，K₂FeO₄可溶于水，在中性或酸性溶液中能分解，在堿性溶液中穩定，在分離提純的時候就要在堿性環境中進行，要防止引入新雜質，所以需要將K₂FeO₄粗產品在稀KOH溶液中溶解，然后加入飽和KOH溶液，冷卻結晶．

解答 解：（1）反應中FeCl₃→Na₂FeO₄，鐵元素化合價由+3價升高為+6價，化合價總升高3價，NaClO→NaCl，氯元素化合價由+1降低為-1價，化合價總共降低2價，化合價升降最小公倍數為6，故FeCl₃系數為2，NaClO系數為3，由鐵元素守恒可知 Na₂FeO₄系數為2，由氯元素守恒可知NaCl系數為2×3+3=9，根據鈉元素守恒可知NaOH系數為9+2×2-3=10，由氫元素守恒可知H₂O系數為5，配平方程式為2FeCl₃+10NaOH+3NaClO=2Na₂FeO₄+9NaCl+5H₂O；
反應中NaClO→NaCl，氯元素化合價由+1降低為-1價，NaClO是氧化劑，
故答案為：2；10；3；2；9NaCl；5H₂O；NaClO；
（2）“轉化”過程是在加入KOH溶液后，將Na₂FeO₄轉化為溶解度更小的K₂FeO₄，反應方程式為Na₂FeO₄+2KOH=K₂FeO₄+2NaOH；
故答案為：Na₂FeO₄+2KOH=K₂FeO₄+2NaOH；
（3）由題目信息可知，K₂FeO₄可溶于水，在中性或酸性溶液中能分解，在堿性溶液中穩定，在分離提純的時候就要在堿性環境中進行，要防止引入新雜質，所以需要將K₂FeO₄粗產品在稀KOH溶液中溶解，然后加入飽和KOH溶液，冷卻結晶，過濾．
故答案為：稀KOH溶液；再加入飽和KOH溶液，冷卻結晶，過濾．

點評 本題考查方程式的書寫、基本的實驗操作、閱讀題目獲取信息能力等，難度中等，需要學生具備綜合運用知識及題目信息分析問題、解決問題能力．對于這類題目，需要搞清楚每一步反應物、生成物，清楚工藝流程原理．