Question

【題目】高鐵酸鉀（K2FeO4）是一種集氧化、吸附、絮凝于一體的新型多功能水處理劑。其生產工藝如下：

已知：

①2KOH + Cl2 = KCl + KClO + H2O（條件：溫度較低）

②6KOH + 3Cl2 = 5KCl + KClO3 + 3H2O（條件：溫度較高）

③2Fe（NO3）3 + 3KClO + 10KOH = 2K2FeO4 + 6KNO3 + 3KCl + 5H2O

回答下列問題：

（1）該生產工藝應在______________（填“溫度較高”或“溫度較低”）情況下進行，從綠色化學的角度考慮通入氯氣速率應________（填“較快”或“較慢”）；

（2）寫出工業上制取Cl2的化學方程式_____________________________________；

（3）K2 FeO4可作為新型多功能水處理劑的原因是______________________；

（4）配制KOH溶液時，是在每100 mL水中溶解61．6 g KOH固體（該溶液的密度為1．47 g/mL），它的物質的量濃度為____________（保留整數）；

（5）在“反應液I”中加KOH固體的目的是__________：

A．與“反應液I”中過量的Cl2繼續反應，生成更多的KClO

B．KOH固體溶解時會放出較多的熱量，有利于提高反應速率

C．為下一步反應提供反應物

D．使副產物KClO3轉化為 KClO

（6）從“反應液II”中分離出K2FeO4后，會有副產品_____________（寫化學式）。

（7）該工藝每得到1.98 kg K2FeO4，理論上消耗Cl2的物質的量為___________mol。

Answer 1

【答案】溫度較低 較慢 2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑ K2FeO4具有強氧化性，可殺菌消毒；還原產物Fe元素為+3價，在水中形成Fe(OH)3膠體，可吸附水中懸浮物形成沉淀 10 mol/L AC KNO3 KCl 15

【解析】

根據該流程在溫度較低下發生反應2KOH + Cl2 = KCl+ KClO + H2O，無副產物KClO3生成，再加入過量的KOH使Cl2充分反應，生成KClO，再與硝酸鐵反應生成高鐵酸鉀。

(1)，在溫度較高時發生反應②6KOH+ 3Cl2 =5KCl+ KClO3 + 3H2O，現在要制備KClO，為了防止產生雜質KClO3，所以反應要在溫度較低下進行；從綠色化學的角度考慮，氯氣的通過速率慢一些會使反應更加充分；

故答案為：溫度較低，較慢；

(2) 在工業上Cl2是用電解飽和食鹽水的方法制取的，反應的化學方程式是2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑；

故答案為：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑；

(3) +6價的鐵元素易得電子表現出強氧化性，可殺菌消毒，還原產物鐵元素為+3價，在水中形成Fe(OH)3膠體，可吸附水中懸浮物并可使泥沙聚沉；

故答案為：K2FeO4具有強氧化性，可殺菌消毒；還原產物Fe元素為+3價，在水中形成Fe(OH)3膠體，可吸附水中懸浮物形成沉淀；

(4) 溶液的質量=(100+61.6)g，溶液體積= =0.11L，n(KOH)= =1.1mol,物質的量濃度= =10mol/L；

故答案為：10mol/L；

(5) 在“反應液I”中加KOH固體的目的是使過量的Cl2繼續反應，生成更多的KClO，同時為下一步反應提供反應物；

故答案為：AC；

(6) 加入硝酸鐵溶液發生反應的化學方程式：2Fe(NO3)3 + 2KClO + 10KOH = 2K2FeO4 + 6KNO3 + 3KCl + 5H2O，由反應方程式可看出：分離出K2FeO4后，會得到副產品KNO3和KCl；

故答案為： KNO3、KCl；

(7) 1.98 kg K2FeO4的物質的量為：=10mol，根據轉化關系可知，Cl2 ——KClO——K2FeO4，即需要Cl215mol；

故答案為：15mol。