Question

Cl₂是一种常用的自来水消毒剂，高铁酸钾（K₂FeO₄）是一种新型、高效、多功能绿色水处理剂，比Cl₂、O₂、ClO₂、KMnO₄氧化性更强，无二次污染，工业上是先制得高铁酸钠，然后在低温下，向高铁酸钠溶液中加入KOH至饱和，使高铁酸钾析出．
Ⅰ：如图是实验室制备氯气并进行一系列相关实验的装置（夹持设备已略）．
（1）写出A中发生的离子反应方程式：

MnO₂+4H⁺+2Cl^-

△   .

Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O

．
（2）装置B中饱和食盐水的作用是

除去Cl₂中的HCl

；同时装置B亦是安全瓶，监测实验进行时C中是否发生堵塞，请写出发生堵塞时B中的现象

锥形瓶中液面下降，长颈漏斗中液面上升

．
（3）装置C的实验目的是验证氯气是否具有漂白性，为此C中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ依次放入

d

．

	a	b	c	d
Ⅰ	干燥的有色布条	干燥的有色布条	湿润的有色布条	湿润的有色布条
Ⅱ	碱石灰	硅胶	浓硫酸	无水氯化钙
Ⅲ	湿润的有色布条	湿润的有色布条	干燥的有色布条	干燥的有色布条

II：（1）干法制备高铁酸钾的主要反应为：2FeSO₄+6Na₂O₂═2Na₂FeO₄+2Na₂O+2Na₂SO₄+O₂↑
①该反应中的氧化剂是

Na₂O₂

，还原剂是

Na₂O₂和FeSO₄

，每生成1mol Na₂FeO₄转移

5N_A

个电子．
②简要说明K₂FeO₄作为水处理剂时所起的作用

高铁酸钾具有强氧化性，能杀菌消毒；消毒过程中自身被还原为Fe³⁺，Fe³⁺水解生成Fe（OH）₃胶体能吸附水中悬浮杂质而沉降

，
（2）湿法制备高铁酸钾（K₂FeO₄）的反应体系中有六种数粒：Fe（OH）₃、ClO^-、OH^-、FeO₄^2-、Cl^-、H₂O．写出并配平湿法制高铁酸钾的离子反应方程式：

2Fe（OH）₃+3C1O^-+4OH^-═2FeO₄^2-+3C1^-+5H₂O

．

Answer 1

分析：Ⅰ．（1）加热条件下，浓盐酸和二氧化锰反应制取氯气；
（2）氯化氢极易溶于氯化钠溶液，但氯气不易溶于氯化钠溶液；气体压强增大易导致液面上升；
（3）验证氯气是否具有漂白性，要验证干燥氯气无漂白性，湿润的有色布条中，氯气和水反应生成次氯酸具有漂白性；
II（1）①2FeSO₄+6Na₂O₂═2NaFeO₄+2Na₂O+2Na₂SO₄+O₂↑中Fe、O元素的化合价升高，O元素的化合价降低，由化合价的变化计算转移的电子数；
②K₂FeO₄中Fe元素的化合价为+6价，具有强氧化性，且还原产物铁离子能水解；
（2）①湿法制备高铁酸钾（K₂FeO₄），结合物质的性质可知，氢氧化铁被氧化．

解答：解：Ⅰ．（1）加热条件下，浓盐酸和二氧化锰反应制取氯气，离子反应方程式为：
MnO₂+4H⁺+2 Cl^-

△   .

Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O，
故答案为：MnO₂+4H⁺+2 Cl^-

△   .

Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；
（2）反应过程中氯化氢和水蒸气是氯气中 的杂质，装置B中饱和食盐水的作用是除去Cl₂中的HCl；装置B亦是安全瓶，监测实验进行时C中是否发生堵塞，发生堵塞时B中的，压强增大，锥形瓶中液面下降，长颈漏斗中液面上升，
故答案为：除去Cl₂中的HCl； 锥形瓶中液面下降，长颈漏斗中液面上升；
（3）装置C的实验目的是验证氯气是否具有漂白性，验证氯气是否具有漂白性，要验证干燥氯气无漂白性，湿润的有色布条中，氯气和水反应生成次氯酸具有漂白性，选项中abc的Ⅱ中都是干燥剂，再通入湿润的有色布条不能验证氯气的漂白性，所以C中I、II、III依次放入湿润的有色布条、无水氯化钙、干燥的有色布条，故选d；
Ⅱ．（1）①2FeSO₄+6Na₂O₂═2Na₂FeO₄+2Na₂O+2Na₂SO₄+O₂↑中Fe、O元素的化合价升高，O元素的化合价降低，则氧化剂为Na₂O₂，还原剂为FeSO₄，由降低O元素可知每生成1mo1Na₂FeO₄转移的电子数为1mol×5×（2-1）=5mol，则转移电子数为5N_A，故答案为：Na₂O₂；FeSO₄和Na₂O₂；5N_A；
②K₂FeO₄中Fe元素的化合价为+6价，具有强氧化性，且还原产物铁离子能水解氢氧化铁胶体，胶体具有吸附性能吸附除去水中的悬浮杂质，
故答案为：高铁酸钾具有强氧化性，能杀菌消毒；消毒过程中自身被还原为Fe³⁺，Fe³⁺水解生成Fe（OH）₃胶体能吸附水中悬浮杂质而沉降；
（2）湿法制备高铁酸钾（K₂FeO₄），结合物质的性质可知，氢氧化铁被氧化，该离子反应为2Fe（OH）₃+3C1O^-+4OH^-═2FeO₄^2-+3C1^-+5H₂O，
故答案为：2Fe（OH）₃+3C1O^-+4OH^-═2FeO₄^2-+3C1^-+5H₂O．

点评：本题考查了氯气的制取、干燥和检验及氧化还原反应，明确信息及物质的性质来确定反应物与生成物是解答本题的关键，并熟悉该反应中元素的化合价来解答即可，题目难度中等．