Question

【題目】高鐵酸鉀(K2FeO4)是一種新型、高效、多功能水處理劑。K2FeO4為紫色固體，微溶于KOH溶液。K2FeO4具有強(qiáng)氧化性，在酸性或中性溶液中迅速產(chǎn)生O2，在堿性溶液中較穩(wěn)定。某學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)了下面的實(shí)驗(yàn)制備K2FeO2并探究其性質(zhì)。

Ⅰ.K2FeO4的制備

該小組用如圖所示裝置制備K2FeO4(夾持裝置略)。

(1)以上裝置圖中有一處明顯的錯(cuò)誤請(qǐng)你幫助指出來：___________。B中應(yīng)盛裝的試劑是___________。

(2)寫出A中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式__________________________________。

(3)C中發(fā)生的反應(yīng)有Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O，還有生成K2FeO4的反應(yīng)。寫出得到紫色固體K2FeO4的化學(xué)方程式為____________。

Ⅱ.性質(zhì)探究

用KOH溶液充分洗滌C中所得固體得到固體物質(zhì)K2FeO4。

(4)絮凝實(shí)驗(yàn)：甲同學(xué)取少量K2FeO4加入渾濁的泥漿水中，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生氣體，攪拌，渾濁的泥漿水很快澄清。請(qǐng)結(jié)合方程式，說明K2FeO4的凈水原理：_________________。

(5)乙同學(xué)取少量K2FeO4，向其中滴入稀鹽酸發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生黃綠色氣體。產(chǎn)生黃綠色氣體的原因可能是___。

(6)丙同學(xué)取少量K2FeO4，向其中滴入MnSO4和適量H2SO4的混合溶液，振蕩后溶液呈紫色，丙同學(xué)認(rèn)為氧化性FeO42->MnO4-。請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證丙同學(xué)的結(jié)論是否正確：_____________

Answer 1

【答案】D中沒有出氣導(dǎo)管 飽和氯化鈉溶液 2MnO4-＋16H＋＋10Cl－===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O 3Cl2＋2Fe(OH)3＋10KOH===2K2FeO4＋6KCl＋8H2O K2FeO4與水發(fā)生反應(yīng) 4FeO42-＋10H2O===4Fe(OH)3(膠體)＋3O2↑＋8OH－，產(chǎn)生的 Fe(OH)3膠體可以吸附水中懸浮的雜質(zhì)使水澄清 K2FeO4有強(qiáng)氧化性，將Cl－氧化為氯氣 取少量紫色溶液滴加過量稀H2SO4，若溶液紫色不褪去，則丙同學(xué)的結(jié)論正確；若溶液紫色快速褪去，則丙同學(xué)的結(jié)論不正確

【解析】

Ⅰ.由圖可知，A中濃鹽酸與高錳酸鉀發(fā)生2MnO4-+10Cl-+16H+═5Cl2↑+2Mn2++8H2O，可制備氯氣，B中飽和食鹽水可除去揮發(fā)的HCl，C中堿性條件下氯氣與氫氧化鐵反應(yīng)生成K2FeO4，D中NaOH可吸收過量氯氣；
Ⅱ.（4）K2FeO4具有強(qiáng)氧化性，且還原產(chǎn)物水解生成膠體；
（5）K2FeO4，向其中滴入稀鹽酸發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生黃綠色氣體，氣體為氯氣，發(fā)生氧化還原反應(yīng)；
（6）取少量K2FeO4，向其中滴入MnSO4和適量H2SO4的混合溶液，振蕩后溶液呈紫色，可知生成高錳酸根離子，繼續(xù)加硫酸可說明。

(1)題圖裝置圖中D中只有進(jìn)氣導(dǎo)管，沒有出氣導(dǎo)管；高錳酸鉀與濃鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生的氯氣中混有較多的氯化氫氣體，對(duì)C中的反應(yīng)有不良影響，因此，B中應(yīng)盛裝的試劑是飽和氯化鈉溶液。

(2)高錳酸鉀與濃鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氯氣、KCl、MnCl2和水，根據(jù)電子守恒和原子守恒配平，A中的反應(yīng)化學(xué)方程式為2KMnO4＋16HCl(濃)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O，離子方程式為2MnO＋16H＋＋10Cl－===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O。

(3)C中Fe(OH)3、KOH和氯氣反應(yīng)生成K2FeO4，鐵元素從＋3價(jià)升高為＋6價(jià)，被氧化，因此氯氣作氧化劑，其還原產(chǎn)物是氯化鉀，化學(xué)方程式為3Cl2＋2Fe(OH)3＋10KOH===2K2FeO4＋6KCl＋8H2O。

(4)甲同學(xué)取少量K2FeO4加入渾濁的泥漿水中，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生氣體，攪拌，渾濁的泥漿水很快澄清，是因?yàn)?/span>K2FeO4與水發(fā)生反應(yīng) 4FeO42-＋10H2O===4Fe(OH)3(膠體)＋3O2↑＋8OH－，產(chǎn)生的Fe(OH)3膠體可以吸附水中懸浮的雜質(zhì)使水澄清。

(5)乙同學(xué)取少量K2FeO4，向其中滴入稀鹽酸發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生黃綠色氣體。產(chǎn)生黃綠色氣體的原因可能是K2FeO4有強(qiáng)氧化性，將Cl－氧化為氯氣。

(6)丙同學(xué)取少量K2FeO4，向其中滴入MnSO4和適量H2SO4的混合溶液，振蕩后溶液呈紫色，說明生成了MnO4-，據(jù)題目所提供的資料可知K2FeO4具有強(qiáng)氧化性，在酸性或中性溶液中迅速產(chǎn)生O2，在堿性溶液中較穩(wěn)定。為了驗(yàn)證丙同學(xué)的想法是否正確，可以取少量紫色溶液滴加過量稀H2SO4，若溶液紫色不褪去，則丙同學(xué)的結(jié)論正確；若溶液紫色快速褪去，則丙同學(xué)的結(jié)論不正確。