Question

高铁酸钾（K₂FeO₄）是一种集氧化、吸附、絮凝于一体的新型多功能水处理剂．其生产工艺如下：

已知：2KOH+Cl₂═KCl+KClO+H₂O（条件：温度较低）
6KOH+3Cl₂═5KCl+KClO₃+3H₂O（条件：温度较高）
回答下列问题：
（1）该生产工艺反应①应在

 

（填“温度较高”或“温度较低”）的情况下进行；
（2）写出工业上制取Cl₂的化学方程式

 

；
（3）K₂FeO₄具有强氧化性的原因

 

；
（4）配制KOH溶液时，是在每100mL水中溶解61.6g KOH固体（该溶液的密度为1.47g/mL），它的物质的量浓度为

 

；
（5）在“溶液I”中加KOH固体的目的是

 

：
A．与“溶液I”中过量的Cl₂继续反应，生成更多的KClO
B．KOH固体溶解时会放出较多的热量，有利于提高反应速率
C．为下一步反应提供反应物
D．使副产物KClO₃转化为KClO
（6）从“反应液Ⅱ”中分离出K₂FeO₄后，还会有副产品

 

（写化学式），它们都是重要的化工产品，具体说出其中一种物质的用途

 

（答1点即可）； 则反应③中发生的离子反应方程式为

 

．
（7）如何判断K₂FeO₄晶体已经洗涤干净

 

．

Answer 1

考点：制备实验方案的设计,物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题

分析：氢氧化钾溶液中充入足量氯气，在温度较低的条件下反应生成氯化钾、次氯酸钾和水，加入氢氧化钾固体除去KCl，得到碱性KClO的浓溶液，加入90%硝酸铁溶液发生反应生成高铁酸钾溶液Ⅱ纯化得到湿产品，洗涤干燥得到K₂FeO₄晶体；
（1）由工艺流程及③可知，利用Fe（NO₃）₃与KClO制备K₂FeO₄，由信息②可知温度较高KOH与Cl₂ 反应生成的是KClO₃；
（2）工业是利用电解饱和食盐水制取氯气；
（3）K₂FeO₄中铁元素化合价为+6价，价态高；
（4）根据n=

m

M

计算出氢氧化钾的物质的量，溶液质量等于溶质质量与溶剂质量之和，利用V=

m

ρ

计算溶液体积，再根据c=

n

V

计算氢氧化钾溶液的物质的量浓度；
（5）由工艺流程可知，反应液I中有过量的Cl₂反应，生成更多的KClO；
（6）由工艺流程及③可知，从“反应液II”中分离出K₂FeO₄后，会有副产品KNO₃、KCl．KNO₃可用于化肥，炸药等，反应③是次氯酸根离子在碱溶液中氧化铁离子为高铁酸根离子；
（7）判断K₂FeO₄晶体是否已经洗涤干净，设计实验检验洗涤液中是否含有氯离子设计实验验证．

解答： 解：氢氧化钾溶液中充入足量氯气，在温度较低的条件下反应生成氯化钾、次氯酸钾和水，加入氢氧化钾固体除去KCl，得到碱性KClO的浓溶液，加入90%硝酸铁溶液发生反应生成高铁酸钾溶液Ⅱ纯化得到湿产品，洗涤干燥得到K₂FeO₄晶体；
（1）由工艺流程及③可知，利用Fe（NO₃）₃与KClO制备K₂FeO₄，由信息②可知温度较高KOH与Cl₂ 反应生成的是KClO₃．由信息①可知，在低温下KOH与Cl₂ 反应生成的是KClO．故选择低温较低，故答案为：温度较低；
（2）工业是利用电解饱和食盐水制取氯气．反应方程式为：2NaCl+2H₂O 

通电  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，故答案为：2NaCl+2H₂O 

通电  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑；
（3）K₂FeO₄中铁元素化合价为+6价，价态高，易得电子，表现强氧化性，故答案为：K₂FeO₄中铁元素化合价为+6价，易得电子；
（4）61.6g KOH固体的物质的量为

61.6g

56g/mol

=1.1mol，溶液的质量为100mL×1g/mL+61.6g=161.6g，所以溶液的体积为

161.6g

1.47×103g/L

=

161.6

1470

L，所以氢氧化钾溶液的物质的量浓度为

1.1mol

161.6 1470 L

=10mol/L，故答案为：10mol/L；
（5）由工艺流程可知，反应液I中有过量的Cl₂反应，加KOH固体的目的是与过量的Cl₂继续反应，生成更多的KClO．
A、与过量的Cl₂继续反应，生成更多的KClO，故A正确；
B、由信息②可知温度较高KOH与Cl₂ 反应生成的是KClO₃，不利用KClO生成、浪费原料，故B错误；
C、由工艺流程及③可知，利用Fe（NO₃）₃与KClO制备K₂FeO₄，故C正确；
D、由信息可知，该条件下KClO₃ 不能转化为KClO，故D错误．
故选：AC；
（6）由工艺流程及③可知，从“反应液II”中分离出K₂FeO₄后，会有副产品KNO₃、KCl．KNO₃可用于化肥，炸药等，反应③中发生的离子反应方程式为：2Fe³⁺+3ClO^-+10 OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
故答案为：KNO₃、KCl；KNO₃可用于化肥，炸药等；2Fe³⁺+3ClO^-+10 OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
（7）判断K₂FeO₄晶体是否已经洗涤干净，设计实验检验洗涤液中是否含有氯离子设计实验验证；步骤为：取最后一次的洗涤液于试管中，先加稀硝酸、再加硝酸银溶液，无白色沉淀则已被洗净，反之则沉淀没有洗涤干净，
故答案为：取最后一次的洗涤液于试管中，先加稀硝酸、再加硝酸银溶液，无白色沉淀则已被洗净，反之则沉淀没有洗涤干净．

点评：本题考查了物质制备与物质分离提纯的分析判断，实验过程的理解应用和基本操作的分析应用，掌握基础是关键，题目难度中等．