Question

【题目】高铁酸钾是一种高效的多功能水处理剂，具有强氧化性。制备高铁酸钾方法很多。

（1）干法制备高铁酸钾。将Fe2O3、KNO3、KOH混合加热共熔生成紫红色高铁酸盐和KNO2等产物。此制备反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为_____________________。

（2）湿法制备高铁酸钾。工业上常采用NaClO氧化法生产，原理如下：

a.3NaClO+2Fe(NO3)3+ 10NaOH=2Na2FeO4↓+3NaCl+6NaNO3+5H2O

b.Na2FeO4+2KOH =K2FeO4+2NaOH

主要的生产流程如图：

①流程图中“转化”是在某低温下进行的，说明此温度下的溶解度S(K2FeO4)_____S(Na2FeO4)（填“>”“<”或“=”）。

②湿法制备中，反应的温度、原料的浓度和配比对高铁酸钾的产率都有影响。如图，图甲为不同的温度下，不同质量浓度的Fe(NO3)3对K2FeO4生成率的影响；图乙为一定温度下，Fe(NO3)3质量浓度最佳时，NaClO浓度对K2FeO4生成率的影响。工业生产中最佳温度为_________℃，此时Fe(NO3)3与NaClO 两种溶液最佳质量浓度之比为______________。

③若NaClO加入过量，氧化过程中会生成Fe(OH)3，写出该反应的离子方程式：_____________________。若Fe( NO3)3加入过量，在碱性介质中K2FeO4与Fe3+发生氧化还原反应生成K3FeO4，此反应的离子方程式为__________________________________。

（3）K2FeO4在水溶液中易水解：4FeO42-+10H2O4Fe(OH)3+8OH-+3O2↑。

①在“提纯”K2FeO4中采用重结晶、洗涤、低温烘干的方法，则洗涤剂最好选用__________溶液(填序号)。

A.H2O B.CH3COOK、异丙醇 C.NH4Cl、异丙醇 D.Fe(NO3)3、异丙醇

②K2FeO4在处理水的过程中所起的作用有_______________________。

（4）室温下，向含有Fe3+的CuSO4溶液中加入Cu(OH)2可使Fe3+转化为Fe(O H)3沉淀，从而除去Fe3+。该反应的平衡常数为_____________________。(已知常温下的溶度积常数：Ksp[Cu(OH)2]=2.0×10-20， Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38)。

Answer 1

【答案】 3︰1 ＜ 26 6∶5或1.2 3ClO+Fe3++3H2O=Fe(OH)3↓+3HClO +Fe3++8OH=+4H2O B K2FeO4具有强氧化性，能够消毒杀菌；同时被还原成Fe3+，Fe3+水解形成Fe(OH)3胶体，能够吸附水中悬浮杂质 5.0×1015 mol/L

【解析】（1）将Fe2O3、KNO3、KOH混合加热共熔生成紫红色高铁酸盐和KNO2等产物。此制备反应中，Fe的化合价由+3升高到+6、N的化合价由+5降低到+3，所以，氧化剂与还原剂的物质的量之比为3︰1。

（2）①流程图中“转化”是在某低温下进行的，Na2FeO4与KOH发生的是复分解反应，说明此温度下的溶解度S(K2FeO4) <S(Na2FeO4)。

②湿法制备中，反应的温度、原料的浓度和配比对高铁酸钾的产率都有影响。如图，图甲为不同的温度下，不同质量浓度的Fe(NO3)3对K2FeO4生成率的影响；图乙为一定温度下，Fe(NO3)3质量浓度最佳时，NaClO浓度对K2FeO4生成率的影响。

由图甲和图乙可知，在26℃、NaClO和Fe(NO3)3的质量浓度分别为330g/L和275g/L时，K2FeO4生成率最高，所以工业生产中最佳温度为26℃，此时Fe(NO3)3与NaClO 两种溶液最佳质量浓度之比为6∶5（或1.2 ）。

③若NaClO加入过量，次氯酸根离子和铁离子发生双水解反应，故氧化过程中会生成Fe(OH)3，该反应的离子方程式为3ClO+Fe3++3H2O=Fe(OH)3↓+3HClO。若Fe( NO3)3加入过量，在碱性介质中K2FeO4与Fe3+发生氧化还原反应生成K3FeO4，此反应的离子方程式为+Fe3++8OH=+4H2O。

（3）①在“提纯”K2FeO4中采用重结晶、洗涤、低温烘干的方法，因为K2FeO4在水溶液中易水解，所以洗涤剂最好选用有机溶剂，根据平衡移动原理，为减少晶体的溶解损失，应选用CH3COOK、异丙醇溶液，填B。②K2FeO4在处理水的过程中所起的作用有：K2FeO4具有强氧化性，能够消毒杀菌；同时被还原成Fe3+，Fe3+水解形成Fe(OH)3胶体，能够吸附水中悬浮杂质。

（4）室温下，向含有Fe3+的CuSO4溶液中加入Cu(OH)2可使Fe3+转化为Fe(O H)3沉淀，从而除去Fe3+，该反应的离子方程式为2Fe3++3Cu(OH)23Cu2++2Fe(OH)3。该反应的平衡常数为5.0×1015 mol/L。