Question

【化学--选修2：化学与技术】
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：①2KOH+Cl₂═KCl+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

 

（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可作为新型多功能水处理剂的原因

 

；
（4）与MnO₂-Zn电池类似，K₂FeO₄-Zn也可以组成碱性电池，K₂FeO₄在电池中作为正极材料，其电极反应式为

 

，该电池总反应的离子方程式为

 

．
（5）在“反应液Ⅰ”中加KOH固体的目的是①

 

，②

 

；
（6）从“反应液Ⅱ”中分离出K₂FeO₄后，副产品是

 

（写化学式）．

Answer 1

考点：制备实验方案的设计,常见化学电源的种类及其工作原理,物质的分离、提纯的基本方法选择与应用

专题：实验设计题

分析：（1）由①2KOH+Cl₂═KCl+KClO+H₂O（条件：温度较低）、②6KOH+3Cl₂═5KCl+KClO₃+3H₂O（条件：温度较高），可知温度低反应生成KClO；
（2）工业上制取Cl₂，电解饱和食盐水；
（3）Fe为+6价，具有强氧化性，且还原产物铁离子，水解生成胶体，具有吸附性；
（4）Zn在负极上失去电子，K₂FeO₄在电池中作为正极材料，在正极上得到电子；
（5）“反应液Ⅰ”中加KOH固体，可除去过量氯气，且为下一步反应提供反应物；
（6）由2Fe（NO₃）₃+2KClO+10KOH═2K₂FeO₄+6KNO₃+3KCl+5H₂O可知，反应的副产物．

解答： 解：（1）由①2KOH+Cl₂═KCl+KClO+H₂O（条件：温度较低）、②6KOH+3Cl₂═5KCl+KClO₃+3H₂O（条件：温度较高），可知温度低反应生成KClO，温度高不生成KClO，故答案为：温度较低；
（2）工业上制取Cl₂，电解饱和食盐水，反应的化学方程式为2NaCl+2H₂O

电解  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，故答案为：2NaCl+2H₂O

电解  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑；
（3）Fe为+6价，具有强氧化性，且还原产物铁离子，水解生成胶体，具有吸附性，则K₂FeO₄可作为新型多功能水处理剂的原因为+6价的Fe元素易得电子表现出强氧化性，可杀菌消毒，且还原产物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，且还原产物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；
（4）K₂FeO₄在电池中作为正极材料，在正极上得到电子，正极反应为FeO₄^2-+3e^-+4H₂O=Fe（OH）₃+5OH^-，电池总反应为2FeO₄^2-+8H₂O+3Zn=2Fe（OH）₃+3Zn（OH）₃+4OH^-，故答案为：FeO₄^2-+3e^-+4H₂O=Fe（OH）₃+5OH^-；2FeO₄^2-+8H₂O+3Zn=2Fe（OH）₃+3Zn（OH）₃+4OH^-；
（5）氯气与KOH溶液反应时足量，且信息③中的反应在碱性条件，则“反应液Ⅰ”中加KOH固体，可与“反应液I”中过量的Cl₂继续反应，生成更多的KClO，且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；
（6）由2Fe（NO₃）₃+2KClO+10KOH═2K₂FeO₄+6KNO₃+3KCl+5H₂O可知，分离出K₂FeO₄后，副产品是KNO₃、KCl，故答案为：KNO₃、KCl．

点评：本题考查K₂FeO₄的制备实验方案的设计，把握流程中的反应及信息中的反应为解答的关键，注意混合物分离提纯方法及原电池反应，侧重分析能力和知识灵活应用能力的考查，综合性较强，题目难度中等．