Question

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

已知：
①2KOH+Cl₂=KClO+H₂O（条件：温度较低）
②6KOH+3Cl₂=5KCl+KClO₃+3H₂O（条件：温度较高）
③2Fe（NO₃）₃+2KClO+10KOH=2K₂FeO₄+6KNO₃+3KCl+5H₂O
回答下列问题：
（1）该生产工艺应在温度较低（填“温度较高”或“温度较低”）的情况下进行；写出工业上制取Cl₂的化学方程式2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$ 2NaOH+H₂↑+Cl₂↑；
（2）K₂FeO₄可作为新型多功能水处理剂的原因+6价的Fe元素易得电子表现出强氧化性，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，可吸附水中悬浮物并可使泥沙聚沉；
（3）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10mol/L；
（4）在“反应液Ⅰ”中加KOH固体的目的是①与“反应液I”中过量的Cl₂继续反应，生成更多的KClO②为下一步反应提供反应物；
（5）从“反应液Ⅱ”中分离出K₂FeO₄后，副产品是KNO₃、KCl（写化学式）．

Answer 1

分析 足量氯气通入氢氧化钾溶液中低温反应生成次氯酸钾、氯化钾和水，加入固体氢氧化钾除去氯化钾得到减小次氯酸钾浓溶液，加入硝酸铁浓溶液纯化洗涤干燥得到高铁酸钾晶体；
（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；工业是利用电解饱和食盐水制取氯气；
（2）K₂FeO₄中铁元素化合价为+6价，价态高，+6价的Fe元素易得电子表现出强氧化性，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，可吸附水中悬浮物并可使泥沙聚沉；
（3）根据n=$\frac{m}{M}$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=$\frac{m}{p}$计算溶液体积，再根据c=$\frac{n}{V}$计算氢氧化钾溶液的物质的量浓度；
（4）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；
（5）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．

解答 解：（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，工业是利用电解饱和食盐水制取氯气．反应方程式为：2NaCl+2H₂O $\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，
故答案为：温度较低；2NaCl+2H₂O $\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑；
（2）K₂FeO₄中铁元素化合价为+6价，价态高，易得电子，表现强氧化性，+6价的Fe元素易得电子表现出强氧化性，可杀菌消毒；还原产物Fe元素为+3价，在水中形成Fe（OH）₃胶体，可吸附水中悬浮物并可使泥沙聚沉，
故答案为：+6价的Fe元素易得电子表现出强氧化性，可杀菌消毒；还原产物Fe元素为+3价，在水中形成Fe（OH）₃胶体，可吸附水中悬浮物并可使泥沙聚沉；
（3）61.6g KOH固体的物质的量为$\frac{61.6g}{56g/mol}$=1.1mol，溶液的质量为100mL×1g/mL+61.6g=161.6g，所以溶液的体积为$\frac{161.6g}{1.47×1{0}^{-3}g/L}$=$\frac{161.6}{1470}$L，所以氢氧化钾溶液的物质的量浓度为$\frac{1.1mol}{\frac{161.6}{1470}L}$=10mol/L，
故答案为：10mol/L；
（4）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．为下一步反应提供反应物，
故答案为：与“反应液I”中过量的Cl₂继续反应，生成更多的KClO；为下一步反应提供反应物；
（5）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，
故答案为：KNO₃、KCl．

点评 本题考查学生阅读题目获取信息的能力、对工艺流程的理解与条件的控制、对物质的量浓度理解等，难度中等，需要学生具有扎实的基础知识与灵活运用知识解决问题的能力，注意基础知识的掌握．