Question

2．高铁酸钾（K₂FeO₄）是一种比次氯酸钠效率更高的新型多功能水处理剂．其生产工艺如图：

请回答下列问题：
（1）K₂FeO₄溶于水的发生反应：4K₂FeO₄+4H₂O═2Fe₂O₃+8KOH+3O₂↑，4K₂FeO₄+10H₂O═Fe（OH）₃（胶体）+8KOH+3O₂↑．则K₂FeO₄有消毒杀菌作用的原因是K₂FeO₄具有强氧化性，可杀菌消毒；可作净水剂的原因是还原产物Fe元素为+3价，在水中形成Fe（OH）₃胶体，可吸附水中悬浮物形成沉淀．
（2）写出反应①的离子方程式：Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O．
（3）在溶液Ⅰ中加入KOH固体的作用有：a．为反应③提供碱性条件；b．与“反应液I”中过量的Cl₂继续反应生成KClO．
（4）溶液Ⅱ中分离K₂FeO₄后，还有副产品KNO₃、KCl，则反应③中发生的离子方程式为2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．
（5）如何判断K₂FeO₄晶体已经洗涤干净？用试管取少量最后一次的洗涤液，加入硝酸银溶液，无白色沉淀则已被洗净．

Answer 1

分析 足量Cl₂通入和KOH溶液中，温度低时发生反应Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O，向溶液I中加入KOH固体，使氯气完全反应，且将溶液转化为碱性溶液，只有碱性条件下次氯酸根离子才能和铁离子发生氧化还原反应生成高铁酸根离子，除去KCl得到碱性的KClO浓溶液，向碱性的KClO浓溶液中加入90%的Fe（NO₃）₃溶液，发生反应2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，得到溶液II，纯化得到湿产品，将湿产品洗涤、干燥得到晶体K₂FeO₄，
（1）K₂FeO₄具有强氧化性，可杀菌消毒，同时被还原形成Fe（OH）₃胶体，可吸附水中悬浮物形成沉淀；
（2）由工艺流程可知，反应①足量Cl₂通入和KOH溶液中，温度低时发生反应Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O；
（3）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；
（4）根据溶液Ⅱ中分离K₂FeO₄后，还有副产品KNO₃、KCl，则Fe（NO₃）₃溶液与碱性KClO溶液反应生成高铁酸钾和KNO₃、KCl，利用得失电子守恒可写出离子方程式；
（5）检验最后一次的洗涤中无Cl^-即可．

解答 解：（1）K₂FeO₄具有强氧化性，可杀菌消毒，同时被还原形成Fe（OH）₃胶体，可吸附水中悬浮物形成沉淀，所以K₂FeO₄有消毒杀菌作用的原因是K₂FeO₄具有强氧化性，可杀菌消毒；可作净水剂的原因是还原产物Fe元素为+3价，在水中形成Fe（OH）₃胶体，可吸附水中悬浮物形成沉淀，
故答案为：K₂FeO₄具有强氧化性，可杀菌消毒；还原产物Fe元素为+3价，在水中形成Fe（OH）₃胶体，可吸附水中悬浮物形成沉淀；
（2）由工艺流程可知，反应①足量Cl₂通入和KOH溶液中，温度低时发生反应Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O；故答案为：Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O；
（3）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KClO，
故答案为：与“反应液I”中过量的Cl₂继续反应生成KClO；
（4）根据溶液Ⅱ中分离K₂FeO₄后，还有副产品KNO₃、KCl，则Fe（NO₃）₃溶液与碱性KClO溶液反应生成高铁酸钾和KNO₃、KCl，反应的离子方程式为2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，
故答案为：2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
（5）因只要检验最后一次的洗涤中无Cl^-，即可证明K₂FeO₄晶体已经洗涤干净，
故答案为：用试管取少量最后一次的洗涤液，加入硝酸银溶液，无白色沉淀则已被洗净．

点评 本题考查物质的分离和提纯，侧重考查学生分析能力和思维的缜密性，涉及氧化还原反应离子方程式的书写，会从整体上分析物质分离流程，知道每一步发生的反应及基本操作，题目难度不大．