Question

【題目】氯化鐵和高鐵酸鉀都是常見的水處理劑。某興趣小組以鐵屑為原料模擬工業(yè)上制備氯化鐵及進(jìn)一步氧化制備高鐵酸鉀的流程如下：

請回答下列問題：

（Ⅰ）（1）“氧化”階段通入過量空氣比用氯氣作氧化劑具有的優(yōu)點(diǎn)是__________________。

（2）“合成”階段生成Na2FeO4的離子方程式為_______________________________。

（3）為了檢驗(yàn)“氧化”過程中所得溶液中是否含有Fe2+，某同學(xué)取少量溶液于試管中，選用下列試劑可以達(dá)到目的的是_______(填字母)。

a.KSCN 溶液 b.NaOH 溶液 c.K3[Fe(CN)6]溶液 d.苯酚溶液 e.酸性KMnO4溶液

（4）過程①制取FeCl3固體的具體操作步驟是_______________________。若使6.5 mol/LFeCl3飽和溶液不析出Fe(OH)3，需控制溶液的pH 小于_________{已知該實(shí)驗(yàn)條件下，Ksp[(Fe(OH)3]=6.5×10-36，Kw=1.0×10-13（水離子積）}

（Ⅱ）以四甲基氯化銨[(CH3)4NCl]水溶液為原料，通過電解法可以制備四甲基氫氧化銨[(CH3)4NOH]，裝置如圖所示。

（1）收集到(CH3)4NOH的區(qū)域是________(填a、b、c或d)。

（2）寫出電解池總反應(yīng)(化學(xué)方程式)__________________________________。

Answer 1

【答案】選用通入空氣經(jīng)濟(jì)、而氯氣有毒，污染環(huán)境 2Fe3++3ClO-+10OH-==2FeO42-+3C1-+5H2O c 需要在HC1氣流中蒸發(fā)FeCl3溶液 1 d 2（CH3）4NCl+2H2O2（CH3）4NOH+H2↑+Cl2↑

【解析】

（Ⅰ）. (1)由于Fe2+具有較強(qiáng)的還原性，所以用空氣氧化比用氯氣氧化好，其優(yōu)點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)無污染；

(2)次氯酸根離子具有氧化性，能夠把Fe3+在OH-環(huán)境下氧化為FeO42-，自身被還原為C1-，據(jù)以上分析寫出離子方程式；

(3) KSCN 溶液、NaOH 溶液、苯酚溶液均能與鐵離子反應(yīng)，無法檢驗(yàn)亞鐵離子；溶液中存在氯離子，能夠被酸性KMnO4褪色，無法檢驗(yàn)亞鐵離子；K3[Fe(CN)6]溶液與亞鐵離子反應(yīng)生成藍(lán)色沉淀，可以檢驗(yàn)；

（4）根據(jù)Ksp[(Fe(OH)3]計算出c(OH—)，再根據(jù)Kw計算出c(H+)，求出pH；

（Ⅱ）（1）以石墨為電極電解四甲基氯化銨制備四甲基氫氧化銨，電解過程中陰極得電子生成氫氣、氫氧根離子，因此收集四甲基氫氧化銨的區(qū)域是陰極區(qū)；

（2）根據(jù)電解原理，電解過程中生成物為四甲基氫氧化銨、氫氣和氯氣。

（Ⅰ）. (1)由于Fe2+具有較強(qiáng)的還原性，所以用空氣氧化比用氯氣氧化好，其優(yōu)點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)無污染；綜上所述，本題答案是：選用通入空氣經(jīng)濟(jì)，而氯氣有毒、污染環(huán)境。

(2)次氯酸鈉溶液、氫氧化鈉溶液、氯化鐵溶液混合反應(yīng)生成高鐵酸鈉，離子方程式為2Fe3++3ClO-+10OH-==2FeO42-+3C1-+5H2O；綜上所述，本題答案是：2Fe3++3ClO-+10OH-==2FeO42-+3C1-+5H2O。

(3) 該溶液中主要含有Fe3+，所以a、b、d都不能用；酸性KMnO4溶液也可用于檢驗(yàn)溶液中是否含有Fe2+，但該溶液中含有Cl—，也能與KMnO4發(fā)生反應(yīng)，使其褪色，無法檢驗(yàn)亞鐵離子，所以e不合理；K3[Fe(CN)6]溶液與亞鐵離子反應(yīng)生成藍(lán)色沉淀，可以檢驗(yàn)，可選用c；因此檢驗(yàn)是否含有Fe2+，綜上所述，本題答案是：c。

（4）已知c(Fe3+)=6.5 mol/L，Ksp[(Fe(OH)3]=6.5×10-36，所以c3(OH—)== 6.5×10-36/6.5=10-36, c(OH—)=1.0×10-12mol/L，Kw=1.0×10-13,所以溶液中的c(H+)=0.1 mol/L，pH=1，因此，為防止生成氫氧化鐵沉淀，需控制溶液的pH小于1；綜上所述，本題答案是：需要在HC1氣流中蒸發(fā)FeCl3溶液；1。

（Ⅱ）（1）以石墨為電極電解四甲基氯化銨制備四甲基氫氧化銨，需要?dú)溲醺�離子的參加，電解過程中陰極得電子生成氫氣、氫氧根離子，因此收集四甲基氫氧化銨的區(qū)域是陰極區(qū)，即d口；綜上所述，本題答案是：d。

（2）根據(jù)電解原理，電解過程中生成物為四甲基氫氧化銨，氫氣和氯氣，因此電解總反應(yīng)為2（CH3）4NCl+2H2O 2（CH3）4NOH+H2↑+Cl2↑；綜上所述，本題答案是：2（CH3）4NCl+2H2O 2（CH3）4NOH+H2↑+Cl2↑。