Question

高铁酸钾（K₂FeO₄）是一种新型、高效、多功能水处理剂，且不会造成二次污染．已知高铁酸盐热稳定性差，工业上用湿法制备高铁酸钾的基本流程如下图所示：

（1）在农业生产中，滤液1可用作______．
（2）上述氧化过程中，发生反应的离子方程式是：______，控制反应温度30℃以下的原因是：______．
（3）结晶过程中加入浓KOH溶液的作用是：______．
（4）某温度下，将Cl₂通入KOH溶液中，反应后得到KCl、KClO、KClO₃的混合溶液，经测定ClO^-与ClO₃^-离子的物质的量之比是1：2，则Cl₂与氢氧化钾反应时，被还原的氯元素和被氧化的氯元素的物质的量之比为______．
（5）实验测得铁盐溶液的质量分数、反应时间与K₂FeO₄产率的实验数据分别如下图1、图2所示．为了获取更多的高铁酸钾，铁盐的质量分数应控制在______附近、反应时间应控制在______．

Answer 1

解：（1）硝酸铁和氢氧化钾反应生成了氢氧化铁和硝酸钾，过滤后得到的滤液是硝酸钾溶液，可以用在农业上用作复合肥（或化肥）；
故答案为：复合肥（或化肥）；
（2）氧化过程中，发生反应的离子方程式是：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O； 由于已知高铁酸盐热稳定性差，温度高了高铁酸钾会分解；
故答案为：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O； 防止生成的K₂FeO₄发生分解；
（3）结晶过程中加入浓KOH溶液，增大了K⁺浓度，有利于K₂FeO₄晶体的析出；
故答案为：增大K⁺浓度，促进K₂FeO₄晶体析出；
（4）假设ClO^-与ClO₃^-离子的物质的量为1mol、2mol，化合价升高：1×1+5×2=11，氯气被还原成了-1价氯离子，被还原的氯元素的物质的量是11mol，故被还原的氯元素与被氧化的氯元素的物质的量之比是11：（1+2）=11：3；
故答案为：11：3
（5）根据图1可知，铁盐的质量分数应控制在30% 左右可以获取更多的高铁酸钾； 根据图2可知，反应时间应控制在60min左右，可以获取更多的高铁酸钾；
故答案为：30% 60min．
分析：（1）滤液1的主要成分是硝酸钾，可以在农业生产中用作化肥；
（2）氢氧化铁料浆和次氯酸钾反应生成了高铁酸钾，反应方程式是：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；已知高铁酸盐热稳定性差，温度不宜过高
（3）加入浓KOH溶液，溶液中钾离子浓度增大，有利于高铁酸钾析出；
（4）设ClO^-与ClO₃^-离子的物质的量为1mol、2mol，根据化合价升降相等，计算出被还原的氯元素和被氧化的氯元素的物质的量之比；
（5）根据图1、图2分析，可以得出最佳反应时间和最佳铁盐的质量分数．
点评：本题考查了高铁酸钾的制取，涉及问题较多，注意分析题中的信息，根据所学化学知识认真完成，本题难度中等．