Question

【題目】以廢鐵屑(含有少量鎳)制備高鐵酸鉀(K2FeO4)的流程如下圖所示：

已知：25℃時，一些金屬氫氧化物開始沉淀和完全沉淀時的pH如下表所示：

M(OH)m	PH
	開始沉淀	沉淀完全
Fe (OH)3	2.53	2.94
Ni(OH)2	7.60	9.75

(1)K2FeO4中鐵元素的化合價為________________。

(2)“堿液洗滌”的目的是除去鐵屑表面的油污，實際一般選用Na2CO3溶液除污，選用Na2CO3溶液除污的原理是____________________________(用離子方程式表示)。

(3)步驟③發生反應的離子方程式為___________________。

(4)步驟⑤是將Fe(OH)3固體氧化為Na2FeO4，同時NaClO轉化為NaCl。則生成1mol Na2FeO4消耗NaClO的質量為______g；步驟④調節pH的范圍是_______。

(5)用滴定法測定所制粗K2FeO4的純度(雜質與KI不反應)：取0.220g粗K2FeO4樣品，加入足量硫酸酸化的KI溶液，充分反應后，用0.200mol·L－1Na2S2O3標準溶液滴定生成的I2，滴定消耗標準溶液的體積為20.00mL。涉及的反應有：FeO42－＋4I－＋8H＋＝Fe2＋＋2I2＋4H2O，2S2O32－＋I2＝S4O62－＋2I－。

①滴定時選用的指示劑為______，滴定終點的現象為_____________。

②粗K2FeO4的純度為_____________。

Answer 1

【答案】+6 CO32－+ H2OHCO3－+ OH－，HCO3－+ H2OH2CO3 + OH－（寫出第1 步即可） 2Fe2+ + Cl2 = 2Fe3+ + 2Cl－ 111.75 2. 94~7.60 淀粉 當最后一滴Na2S2O3標準溶液滴入，溶液由藍色變為無色且半分鐘內不復原 90.0%

【解析】

由題給流程可知，用碳酸鈉溶液除去鐵屑表面的油污后，加入適量鹽酸溶解廢鐵屑，鐵與鹽酸反應生成氯化亞鐵和氫氣，再通入氯氣，氯氣將氯化亞鐵氧化為氯化鐵，調節溶液pH，使氯化鐵轉化為氫氧化鐵沉淀，過濾；向過濾所得氫氧化鐵中加入氫氧化鈉溶液和次氯酸鈉溶液，在堿性條件下，氫氧化鐵被次氯酸鈉氧化為高鐵酸鈉，向高鐵酸鈉溶液中加入飽和氫氧化鉀溶液，過濾得粗高鐵酸鉀。

（1）由化合價代數和為零可知，高鐵酸鉀中鐵元素為+6價，故答案為：+6；

（2）碳酸鈉在溶液中水解使溶液呈堿性，可以除去鐵屑表面的油污，水解的離子方程式為CO32－+ H2O HCO3－+ OH－，HCO3－+ H2O H2CO3 + OH－，故答案為：CO32－+ H2O HCO3－+ OH－，HCO3－+ H2O H2CO3 + OH－；

（3）步驟③發生的反應為氯氣將氯化亞鐵氧化為氯化鐵，反應的離子方程式為2Fe2+ + Cl2 = 2Fe3+ + 2Cl－，故答案為：2Fe2+ + Cl2 = 2Fe3+ + 2Cl－；

（4）步驟⑤的反應是在堿性條件下，氫氧化鐵被次氯酸鈉氧化為高鐵酸鈉，由得失電子數目守恒可得n（NaClO）×2=n（Na2FeO4）×3，解得n（NaClO）=1.5mol，則NaClO的質量為1.5mol×74.5g/mol=111.75g；步驟④調節pH的目的是使氯化鐵轉化為氫氧化鐵沉淀，而Ni2+不轉化為沉淀，由題給數據可知，pH的范圍是2. 94~7.60，故答案為：111.75；2. 94~7.60；

（5）①由題給方程式可知，滴定時是用Na2S2O3標準溶液滴定生成的I2，則應選用淀粉溶液做指示劑，滴定前溶液呈藍色，當單質碘完全反應時，溶液藍色褪去，且半分鐘內不復原，故答案為：淀粉；當最后一滴Na2S2O3標準溶液滴入，溶液由藍色變為無色且半分鐘內不復原；

②由題給方程式可得如下關系：K2FeO4—2I2—4Na2S2O3，則n（Na2FeO4）===0.001mol，則粗K2FeO4的純度為×100%=90.0%，故答案為：90.0%。