Question

【題目】高鐵酸鉀（K2FeO4）是一種集氧化、吸附、絮凝于一體的新型多功能水處理劑。高鐵酸鉀為暗紅色粉末狀晶體，干燥的晶體80℃以下十分穩定，它極易溶于水，難溶于異丙醇。實驗室模擬生產工藝流程如圖：

已知：①2KOH+Cl2=KCl+KClO+H2O（條件：溫度較低）

②6KOH+3Cl2=5KCl+KClO3+3H2O（條件：溫度較高）

③K2FeO4在水溶液中易水解：4FeO42-+10H2O4Fe(OH)3(膠體)+8OH-+3O2↑

回答的下列問題：

實驗室可以利用如圖裝置完成流程①和②

（1）恒壓滴液漏斗支管的作用是_____，兩水槽中的水為____（填“熱水”或“冷水”）。

（2）反應一段時間后，停止通氯氣，再往儀器a中加入濃KOH溶液的目的是______；判斷濃KOH溶液已過量的實驗依據是___。

（3）從溶液II中分離出K2FeO4后，還會有副產品KNO3、KCl，則反應③中發生的離子反應方程式為____。

（4）用重結晶法提純粗產品：將粗產品先用KOH稀溶液溶解，再加入飽和KOH溶液，冷卻結晶，過濾，用少量異丙醇洗滌，最后低溫真空干燥。

①粗產品用KOH溶解的目的是_____。

②如何判斷K2FeO4晶體已經洗滌干凈____。

Answer 1

【答案】平衡壓強 冷水 過量的Cl2繼續反應，生成更多的KClO 三頸燒瓶內顏色徹底變成無色后，再加適量的濃氫氧化鉀 2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O 增大氫氧根離子的濃度，抑制FeO42-的水解 用試管取少量最后一次的洗滌液，加入硝酸酸化的硝酸銀溶液，若無白色沉淀則已被洗凈

【解析】

足量Cl2通入和KOH溶液中，溫度低時發生反應2KOH+Cl2=KCl+KClO+H2O，向溶液I中加入KOH，使氯氣完全反應，且將溶液轉化為堿性溶液，只有堿性條件下次氯酸根離子才能和鐵離子發生氧化還原反應生成高鐵酸根離子，除去KCl得到堿性的KClO濃溶液，向堿性的KClO濃溶液中加入90%的Fe（NO3）3溶液，發生反應2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O，得到溶液II，純化得到濕產品，將濕產品洗滌、干燥得到晶體K2FeO4；

（1）恒壓滴液漏斗上部和三頸燒瓶氣壓相通，可以保證恒壓滴液漏斗中的液體順利滴下，根據流程，需生成KClO，2KOH+Cl2=KCl+KClO+H2O（條件：較低溫度），所以兩水槽中的水為冷水；

故答案為：平衡壓強；冷水；

（2）只有堿性條件下，鐵離子才能和次氯酸根離子發生氧化還原反應生成高鐵酸根離子，KOH和氯氣反應生成KClO，所以加入KOH的目的是除去氯氣且使溶液為后一步反應提供堿性，氯氣為黃綠色氣體，判斷濃KOH溶液已過量的方法：三頸燒瓶內顏色徹底變成無色后，再加適量的濃氫氧化鉀；

故答案為：與過量的Cl2繼續反應，生成更多的KClO；三頸燒瓶內顏色徹底變成無色后，再加適量的濃氫氧化鉀；

（3）據題目信息，反應物為：Fe3+、ClO-，生成物為：FeO42-、Cl-， Cl-，根據電子得失守恒：Fe（+3→+6），Cl（+1→-1），最小公倍數為6，所以Fe3+、FeO42-前系數都為2，ClO-、Cl-，前系數都為3，結合質量守恒和電荷守恒可得2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O；

故答案為：2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O；

（4）①K2FeO4在水溶液中易水 4FeO42-+10H2O4Fe（OH）3（膠體）+8OH-+3O2↑，加入飽和KOH溶液可以增大氫氧根離子的濃度，使平衡向左移動，抑制FeO42-的水解；

故答案為：增大氫氧根離子的濃度，抑制FeO42-的水解；

②K2FeO4晶體表面若含有雜質離子為氯離子，所以只要檢驗最后一次的洗滌中無Cl-，即可證明晶體已經洗滌干凈；

故答案為：用試管取少量最后一次的洗滌液，加入硝酸酸化的硝酸銀溶液，若無白色沉淀則已被洗凈；