Question

高鐵酸鉀的確是一種新型、高效、多功能水處理劑，應用前景廣闊．實驗室以次氯酸鹽和鐵鹽為原料制備少量高鐵酸鉀的操作步驟如下：
（1）制備次氯酸鉀強堿性飽和溶液：①在100mL水中溶解56gKOH，冷至室溫后倒入三口瓶中（裝置見右圖），冷水浴冷卻，通入Cl₂，用電動攪拌器不斷攪拌，直至溶液變為黃綠色且有少量白色晶體析出為止．②將飽和次氯酸鉀倒入燒杯并置于冷水浴中．在不斷攪拌下，分幾次加入130gKOH固體．用玻璃砂芯漏斗過濾，棄去殘渣（主要成分為KCl和少量KOH、KClO），得次氯酸鉀強堿性飽和溶液．
①石灰乳的作用是    ．石灰乳參與反應的化學方程式    ．
②反應過程中和保存飽和次氯酸鉀中用冷水浴冷卻的原因是   
    （以必要文字和方程式加以說明）．
③在上述制備過程中不斷攪拌原因是    （以必要文字加以說明）．
（2）合成高鐵酸鉀：將次氯酸鉀飽和溶液轉入燒杯，冷水浴冷卻，在劇烈攪拌下分次加入13.5g研細的FeCl₃?6H₂O，立即產生大量紫黑色K₂FeO₄．加少量穩定劑Na₂SiO₃?9H₂O和CuCl₂?2H₂O，反應30min后，分次加入100gKOH固體，保持溫度在20℃以下，陳化30min，用玻璃砂芯漏斗抽濾，得高鐵酸鉀粗品．
①寫出合成高鐵酸鉀的離子方程式    ．
②13.53gFeCl₃?6H₂O理論上可制得高鐵酸鉀    g．
（3）高鐵酸鉀的凈水原理：①高鐵酸鉀在水中發生反應生成Fe（OH）₃膠體．寫出化學方程式   
    ．②高鐵酸鉀作為水處理劑發揮的作用是    、    ．

Answer 1

【答案】分析：（1）①氯氣有毒，污染空氣，用石灰乳防止氯氣污染空氣；
②溫度不同時，氯氣與KOH反應的產物也不同，常溫下，生成次氯酸鉀，受熱時生成氯酸鉀．
③反應放熱，不利于次氯酸鉀的生成．
（2）①鐵離子與氫氧根離子生成氫氧化鐵，氫氧化鐵被次氯酸根氧化為高鐵酸根（FeO₄^2-）同時生成Cl^-、H₂O．
②13.53gFeCl₃?6H₂O的物質的量為n（FeCl₃?6H₂O）=0.05mol，根據鐵元素守恒可知n（K₂FeO₄）=0.05mol，據此計算．
（3）高鐵酸鉀與水反應生成氧氣和Fe（OH）₃（膠體）、氫氧化鉀．
高鐵酸鉀與水反應生成原子氧[O]和膠體，高鐵酸鉀與生成原子氧[O]具有強氧化性，殺菌消毒，Fe（OH）₃膠體吸附懸浮物質凈水．
解答：解：（1）①氯氣有毒，污染空氣，石灰乳與氯氣反應方程式為：2Ca（OH）₂+2Cl₂=CaCl₂+Ca（ClO）₂+2H₂O．石灰乳除去未反應氯氣，防止氯氣污染空氣．
故答案為：除去未反應氯氣，防止氯氣污染空氣；2Ca（OH）₂+2Cl₂=CaCl₂+Ca（ClO）₂+2H₂O．
②溫度不同時，氯氣與KOH反應的產物也不同，常溫下，生成次氯酸鉀，受熱時生成氯酸鉀．溫度高時，反應生成氯酸鉀，6KOH+3Cl₂5KCl+KClO₃+3H₂O，降低了次氯酸鉀的產量．
故答案為：溫度高時，反應生成氯酸鉀，6KOH+3Cl₂5KCl+KClO₃+3H₂O，降低了次氯酸鉀的產量．
③反應放熱，不利于次氯酸鉀的生成．
故答案為：反應放熱，不利于次氯酸鉀的生成．
（2）①鐵離子與氫氧根離子生成氫氧化鐵，氫氧化鐵被次氯酸根氧化為高鐵酸根（FeO₄^2-）同時生成Cl^-、H₂O．
反應的離子方程式為：Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃，2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．
故答案為：Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃，2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．
②13.53gFeCl₃?6H₂O的物質的量為n（FeCl₃?6H₂O）==0.05mol，根據鐵元素守恒可知n（K₂FeO₄）=0.05mol，所以m（K₂FeO₄）=0.05mol×198g/mol=9.9g．
故答案為：9.9．
（3））①高鐵酸鉀與水反應生成氧氣和Fe（OH）₃（膠體）、氫氧化鉀，反應方程式為4K₂FeO₄+10H₂O=4Fe（OH）₃（膠體）+8KOH+3O₂；
故答案為：4K₂FeO₄+10H₂O=4Fe（OH）₃（膠體）+8KOH+3O₂．
②高鐵酸鉀與水反應過程中生成原子氧[O]和Fe（OH）₃膠體，高鐵酸鉀與生成原子氧[O]具有強氧化性，殺菌消毒，Fe（OH）₃膠體吸附懸浮物質凈水．
故答案為：消毒、凈水．
點評：本題主要考查的是實驗的基本操作、物質的性質、反應條件的控制、化學用語與化學計算等，難度中等，要求學生要有扎實的基礎知識和靈活應用知識解決問題的能力．