Question

【題目】實驗小組制備高鐵酸鉀（K2FeO4）并探究其性質。

資料：K2FeO4為紫色固體，微溶于KOH溶液；具有強氧化性，在酸性或中性溶液中快速產生O2，在堿性溶液中較穩定。

（1）制備K2FeO4（夾持裝置略）

①A為氯氣發生裝置。A中的化學反應方程式是________________（錳被還原為Mn2+）。

②C中得到紫色固體和溶液。C中Cl2發生的反應有3Cl2+2Fe(OH)3+10KOH＝2K2FeO4+6KCl+8H2O，另外還有__________________（寫離子方程式）。

（2）探究K2FeO4的性質

①取C中紫色溶液，加入稀硫酸，產生黃綠色氣體，得溶液a，經檢驗氣體中含有Cl2。為證明是否為K2FeO4氧化了Cl－而產生Cl2，設計以下方案：

方案Ⅰ	取少量a，滴加KSCN溶液至過量，溶液呈紅色。
方案Ⅱ	用KOH溶液充分洗滌C中所得固體，再用KOH溶液將K2FeO4溶出，得到紫色溶液b。取少量b，滴加鹽酸，有Cl2產生。

Ⅰ．由方案Ⅰ中溶液變紅可知a中含有______離子，但該離子的產生不能判斷一定是K2FeO4將Cl－氧化，還可能由____________________________________產生（用離子方程式表示）。

Ⅱ．方案Ⅱ可證明K2FeO4氧化了Cl－。用KOH溶液洗滌的目的是________________。

②根據K2FeO4的制備實驗得出：氧化性Cl2________FeO42－（填“＞”或“＜”），而方案Ⅱ實驗表明，Cl2和FeO42－的氧化性強弱關系相反，原因是________________。

Answer 1

【答案】2KMnO4+16HCl ＝2MnCl2+2KCl +5Cl2↑+8H2OCl2+2OH ＝Cl + ClO + H2OFe3+4FeO42+20H+ ＝ 4Fe3++3O2↑+10H2O排除ClO的干擾，同時保持K2FeO4穩定存在>溶液的酸堿性不同

【解析】

（1）裝置A中KMnO4與濃鹽酸反應制備Cl2；由于Cl2中混有HCl（g）和H2O（g），HCl（g）會消耗Fe（OH）3和KOH，裝置B中應盛放飽和食鹽水除去Cl2中混有的HCl（g）；C裝置中Cl2與KOH、Fe（OH）3反應制備K2FeO4，在此裝置中Cl2還可以直接與KOH反應生成KCl、KClO和H2O；D裝置中NaOH溶液用于吸收多余Cl2，防止污染大氣。

（2）①根據上述制備反應，C的紫色溶液中含有K2FeO4、KCl，還可能含有KClO等。KSCN溶液用于檢驗Fe3+。根據資料“K2FeO4微溶于KOH溶液，具有強氧化性，在酸性或中性溶液中快速產生O2，在堿性溶液中較穩定”分析作答。

②根據同一反應中，氧化性：氧化劑氧化產物。對比兩個反應的異同，制備反應在堿性條件下，方案II在酸性條件下，說明酸堿性的不同影響氧化性的強弱。

（1）①根據題意，KMnO4與濃鹽酸反應生成KCl、MnCl2、Cl2和H2O，反應中Mn元素的化合價由+7價降至+2價，Cl元素的化合價由-1價升至0價，根據電子守恒和原子守恒配平，A中反應的化學方程式為2KMnO4+16HCl（濃）=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O。

② C中Cl2與KOH、Fe（OH）3反應制備K2FeO4，在此裝置中Cl2還可以直接與KOH反應生成KCl、KClO和H2O，反應的化學方程式為Cl2+2KOH=KCl+KClO+H2O，離子方程式為Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O。

（2）①根據上述制備反應，C的紫色溶液中含有K2FeO4、KCl，還可能含有KClO等。

I.溶液a中滴加KSCN溶液至過量，溶液呈紅色，說明溶液a中含有Fe3+。Fe3+的產生不能判斷FeO42-與Cl-一定發生了反應，根據資料“K2FeO4在酸性或中性溶液中快速產生O2”，自身被還原成Fe3+，根據得失電子守恒、原子守恒和電荷守恒，可能的反應為4FeO42-+20H+=3O2↑+4Fe3++10H2O。

II.C中溶液加入稀H2SO4產生Cl2還可能發生的離子反應為：ClO-+Cl-+2H+=Cl2↑+H2O，即KClO的存在干擾判斷；根據資料“K2FeO4微溶于KOH溶液，在堿性溶液中較穩定”，用KOH溶液洗滌的目的是除去KClO、排除ClO-的干擾，同時保持K2FeO4穩定存在。

②制備K2FeO4的原理為3Cl2+2Fe（OH）3+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H2O，在該反應中Cl元素的化合價由0價降至-1價，Cl2是氧化劑，Fe元素的化合價由+3價升至+6價，Fe（OH）3是還原劑，K2FeO4為氧化產物，根據同一反應中，氧化性：氧化劑>氧化產物，得出氧化性Cl2>FeO42-；根據方案II，方案II的反應為2FeO42-+6Cl-+16H+=2Fe3++3Cl2↑+8H2O，由方案II得出氧化性FeO42->Cl2，實驗表明，Cl2和FeO42-氧化性強弱關系相反；對比兩個反應的條件，制備K2FeO4在堿性條件下，方案II在酸性條件下；說明溶液的酸堿性的不同影響物質氧化性的強弱。