Question

【題目】高鐵酸鉀(K2FeO4)是一種高效凈水劑，同時(shí)也是高能電池正極的優(yōu)良材料。已知：K2FeO4 易溶于水，其溶液呈紫色、微溶于濃KOH溶液，在0℃~5℃的強(qiáng)堿性溶液中較穩(wěn)定。某小組同學(xué)擬用以下裝置制備并探究高鐵酸鉀的性質(zhì)。

I．K2FeO4的制備，裝置如圖所示(夾持裝置略)：

（1）盛放二氧化錳的儀器名稱是_______________。

（2）裝置B中反應(yīng)的化學(xué)方程式是_______________。

（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)采用冰水浴的原因是___________________，有人提示，將上圖裝置中的分液漏斗改為如圖所示的恒壓分液漏斗，其目的是_________________。

（4）K2FeO4粗產(chǎn)品含有Fe(OH)3、KCl等雜質(zhì)，一般用75％乙醇進(jìn)行洗滌，其目的是__________。

II．K2FeO4性質(zhì)的探究

查閱資料知，K2FeO4能將Mn2+氧化成，某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證：

關(guān)閉K，發(fā)現(xiàn)左燒杯溶液變黃色，右燒杯溶液變紫色。檢驗(yàn)左側(cè)燒杯溶液呈黃色的原因，需要的試劑是__________。寫出石墨(2)上發(fā)生的電極反應(yīng)式：_____________。

Answer 1

【答案】圓底燒瓶（或燒瓶） 3Cl2 + 2Fe(OH)3 + 10KOH = 2K2FeO4 + 6KCl + 8H2O K2FeO4在0℃~5℃環(huán)境中穩(wěn)定，防止副反應(yīng)發(fā)生 平衡壓強(qiáng)，確保濃鹽酸勻速滴下 減少產(chǎn)品損失，易于干燥 硫氰酸鉀溶液（KSCN溶液） Mn2+ -5e- + 4H2O = MnO4- + 8H+

【解析】

I．根據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置圖可知，A裝置中用二氧化錳與濃鹽酸加熱制得氯氣，B中氯氣、氫氧化鉀和氫氧化鐵反應(yīng)生成K2FeO4，氯氣有毒不能直接排空，氯氣能和NaOH溶液反應(yīng)生成鈉鹽，所以用NaOH溶液除去尾氣，據(jù)此分析解答；

II．關(guān)閉K，左燒杯溶液變黃色，右燒杯溶液變紫色，說明該裝置構(gòu)成原電池，左側(cè)得電子生成鐵離子，為正極，右側(cè)失電子生成高錳酸根離子，為負(fù)極，據(jù)此分析解答。

(1)根據(jù)圖示，盛放二氧化錳的儀器為圓底燒瓶，故答案為：圓底燒瓶；

(2)裝置B中，氯氣、氫氧化鉀和氫氧化鐵反應(yīng)生成K2FeO4，反應(yīng)的化學(xué)方程式是3Cl2+2Fe(OH)3+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H2O，故答案為：3Cl2+2Fe(OH)3+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H2O；

(3)根據(jù)題意信息，K2FeO4在0℃～5℃的強(qiáng)堿性溶液中較穩(wěn)定，所以采用冰水浴，從而防止副反應(yīng)發(fā)生；裝置A中有氣體生成，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，A中的壓強(qiáng)增大，不利于濃鹽酸的下滴，將裝置中的分液漏斗改為恒壓分液漏斗，可以平衡壓強(qiáng)，確保濃鹽酸勻速滴下，故答案為：K2FeO4在0℃～5℃的強(qiáng)堿性溶液中較穩(wěn)定，防止副反應(yīng)發(fā)生；平衡壓強(qiáng)，確保濃鹽酸勻速滴下；

(4)K2FeO4在乙醇中溶解度較小，且乙醇易揮發(fā)，所以用乙醇洗滌，可以減少產(chǎn)品損失，且易于干燥，故答案為：減少產(chǎn)品損失，易于干燥；

(5)關(guān)閉K，左燒杯溶液變黃色，右燒杯溶液變紫色，說明該裝置構(gòu)成原電池，左側(cè)得電子生成鐵離子，右側(cè)失電子生成高錳酸根離子；鐵離子和KSCN溶液反應(yīng)生成絡(luò)合物而使溶液呈血紅色，所以需要KSCN溶液檢驗(yàn)鐵離子；FeO42-、Mn2+發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成鐵離子、高錳酸根離子和水，反應(yīng)方程式為5FeO42-+3Mn2++16H+=5Fe3++3MnO4-+8H2O，FeO42-得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，左側(cè)為正極，則石墨(2)為負(fù)極，Mn2+失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Mn2+ -5e- + 4H2O = MnO4- + 8H+，故答案為：KSCN溶液；Mn2+ -5e- + 4H2O = MnO4- + 8H+。