Question

鐵和銅是生活中常見的金屬．
（I）高鐵酸鉀（K₂FeO₄）是一種新型的高效氧化劑和消毒劑，用于飲用水處理．其工業(yè)制備用次氯酸鈉、氫氧化鈉溶液將硝酸鐵氧化為高鐵酸鈉，然后用氫氧化鉀轉(zhuǎn)化為高鐵酸鉀．過濾得粗品，并用氫氧化鉀溶液溶解，重結(jié)晶，用苯和95%乙醇進行脫堿、乙醚洗滌，干燥，制得高鐵酸鉀．請回答下列問題：
（1）寫出工業(yè)制備次氯酸鈉的離子反應(yīng)方程式______．
（2）高鐵酸鈉與氫氧化鉀反應(yīng)轉(zhuǎn)化為高鐵酸鉀，該反應(yīng)能夠發(fā)生的原因是______．將高鐵酸鉀加入水中有紅褐色沉淀產(chǎn)生，該過程中也會使溶液的pH明顯升高，同時有氣泡冒出．其變化的化學方程式是______．
（Ⅱ）銅與濃硫酸反應(yīng)因條件不同生成的產(chǎn)物不同．某同學做銅與濃硫酸反應(yīng)的實驗時，觀察到如下現(xiàn)象：
①開始加熱一會后先產(chǎn)生氣泡，有細小黑色顆粒狀物質(zhì)從銅片表面進入濃硫酸中，形成黑色懸濁液．
②隨著溫度升高，銅片表面黑色顆粒消失，試管中產(chǎn)生了細小的白色顆粒狀物質(zhì)．
③繼續(xù)加熱至沸騰，其過程中也有氣泡產(chǎn)生．停止加熱靜置，試管底部沉積的固體物質(zhì)有黑色的和白色的，經(jīng)檢驗黑色物質(zhì)為硫化銅．
④將試管內(nèi)的溶液倒入另一支試管中，溶液的藍色不夠明顯．
請回答問題：
（1）請寫出現(xiàn)象①的化學反應(yīng)方程式______；
（2）寫出③反應(yīng)的化學方程式______．
（3）解釋④現(xiàn)象產(chǎn)生的原因是______．
（Ⅲ）高錳酸鉀是深紫色的針狀晶體，是常用的氧化劑之一．
實驗室可用軟錳礦（主要成分是MnO₂ ）為原料制備高錳酸鉀，基本過程如下：
（1）將軟錳礦與KOH的混合物放入鐵坩堝內(nèi)，混合均勻，小火加熱，并用鐵棒攪拌，使混合物熔融，即可得綠色的K₂MnO₄．反應(yīng)的化學方程式為2MnO₂+4KOH+O₂═2K₂MnO₄+2H₂O實驗中，不能將鐵棒改為玻璃棒，理由是______；
（2）將K₂MnO₄溶于水，通入CO₂氣體發(fā)生反應(yīng)可制得KMnO₄，同時產(chǎn)生了黑色沉淀．該反應(yīng)的化學方程式為______．

Answer 1

解：（Ⅰ）（1）工業(yè)制備次氯酸鈉，化學方程式是Cl₂+2NaOH═NaCl+NaClO+H₂O，其離子方程式是Cl₂+2OH^-═Cl^-+ClO^-+H₂O，故答案為：Cl₂+2OH^-═Cl^-+ClO^-+H₂O；
（2）高鐵酸鈉與氫氧化鉀反應(yīng)能轉(zhuǎn)化為高鐵酸鉀，說明高鐵酸鉀的溶解度比高鐵酸鈉溶解度要小，否則無法轉(zhuǎn)化；將高鐵酸鉀加入水中有紅褐色沉淀產(chǎn)生，說明有氫氧化鐵沉淀生成，該過程中也會使溶液的pH明顯升高，說明有堿生成，同時有氣泡冒出，說明有氣體生成，
故答案為：高鐵酸鉀的溶解度比高鐵酸鈉溶解度要小；4K₂FeO₄+10H₂O=4Fe（OH）₃↓+8KOH+3O₂↑；
（Ⅱ）（1）根據(jù)題目中的信息，有細小黑色顆粒狀物質(zhì)從銅片表面進入濃硫酸中，形成黑色懸濁液，分析出產(chǎn)物為氧化銅，銅的化合價升高，硫酸的化合價降低，有二氧化硫生成，
故答案為：Cu+H₂SO_4（濃）CuO+H₂O+SO₂↑；
（2）根據(jù)題目中的信息，黑色物質(zhì)為硫化銅，其過程中也有氣泡產(chǎn)生，氣體為二氧化硫，白色的為無水硫酸銅，因溶液中的水被濃硫酸吸收，
故答案為：5Cu+6H₂SO_4（濃）4CuSO₄+CuS↓+6H₂O+SO₂↑；
（3）將試管內(nèi)的溶液倒入另一支試管中，溶液的藍色不夠明顯，如果有硫酸銅存在，它的溶液為藍綠色，不存在，說明在反應(yīng)③中沒有水，沒有水說明水被濃硫酸吸收，白色的物質(zhì)為無水硫酸銅，故答案為：反應(yīng)過程中生成的少量水以水蒸氣隨SO₂釋放出去，因此生成的CuSO₄幾乎沒有水溶解，反應(yīng)后試管中的液體幾乎都是濃H₂SO₄而不是CuSO₄ 溶液；
（Ⅲ） （1）二氧化硅能和氫氧化鉀反應(yīng)，反應(yīng)方程式為：2KOH+SiO₂═K₂SiO₃+H₂O．故答案為：高溫下KOH會腐蝕玻璃并帶進硅酸鹽等雜質(zhì)；
（2）將K₂MnO₄溶于水，通入CO₂氣體發(fā)生反應(yīng)可制得KMnO₄，同時產(chǎn)生了黑色沉淀，根據(jù)信息，錳的化合價從+6價，升高為+7，根據(jù)氧化還原反應(yīng)規(guī)律，必有元素化合價降低，從反應(yīng)物的性質(zhì)知，只有錳自身的氧化還原，即化合價降低，降為相鄰的價態(tài)+4價，符合題目中的黑色沉淀信息特征，故答案為：3K₂MnO₄+2CO₂═2KMnO₄+MnO₂↓+2K₂CO₃．
分析：（Ⅰ）（1）根據(jù)制取次氯酸鈉的原理分析，工業(yè)制備次氯酸鈉，用氫氧化鈉和氯氣反應(yīng)制得；
（2）利用溶解度的差異，制取高鐵酸鉀，根據(jù)題目中的信息可得出產(chǎn)物，寫出相關(guān)的反應(yīng)；
（Ⅱ）（1）黑色顆粒狀物質(zhì)且該物質(zhì)不溶于水，為氧化銅；
（2）根據(jù)題目中的信息，已知產(chǎn)物之一硫化銅，根據(jù)反應(yīng)物和生成物的性質(zhì)特點分析出產(chǎn)物；
（3）根據(jù)反應(yīng)③，可知試管中的物質(zhì)，可能為硫酸銅和濃硫酸，但硫酸銅溶液的顏色為藍色，濃硫酸具有吸水性；
（Ⅲ）（1）玻璃棒的成分中有二氧化硅，二氧化硅能和氫氧化鉀反應(yīng)；
（2）黑色沉淀為MnO₂．
點評：解答本題要要理解和熟記物質(zhì)的相互轉(zhuǎn)化和氧化還原的反應(yīng)原理，然后，根據(jù)問題信息，結(jié)合所學的相關(guān)知識解答即可．