Question

高铁酸钾是一种新型高效多功能水处理剂。工业上常采用NaClO氧化法生产，反应原理为：

①在碱性条件下，利用NaClO氧化Fe(NO₃)₃制得Na₂FeO₄

3NaClO + 2Fe(NO₃)₃ + 10NaOH＝2Na₂FeO₄↓+ 3NaCl + 6NaNO₃ + 5H₂O

②Na₂FeO₄与KOH反应生成K₂FeO₄：Na₂FeO₄ + 2KOH＝K₂FeO₄ + 2NaOH

主要的生产流程如下：

（1）加入盐酸调节溶液pH时需用pH试纸粗略测试pH以控制加入盐酸的量。实验室用pH试纸测定溶液pH的操作是                                                                     。

（2）流程图中“转化”（反应③）是在某低温下进行的，说明此温度下K_sp（K₂FeO₄）      K_sp（Na₂FeO₄）（填“＞”或“＜”或“＝”）。

（3）反应的温度、原料的浓度和配比对高铁酸钾的产率都有影响。

图1为不同的温度下，Fe(NO₃)₃不同质量浓度对K₂FeO₄生成率的影响；

图2为一定温度下，Fe(NO₃)₃质量浓度最佳时，NaClO浓度对K₂FeO₄生成率的影响。

工业生产中最佳温度为     ℃，此时Fe(NO₃)₃与NaClO两种溶液最佳质量浓度之比为     。

（4）K₂FeO₄ 在水溶液中易“水解”：4FeO₄^2- + 10H₂O 4Fe(OH)₃ + 8OH^- + 3O₂。在“提纯”K₂FeO₄中采用重结晶、洗涤、低温烘干的方法，则洗涤剂最好选用        溶液（填序号）。

A．H₂O       B．CH₃COONa、异丙醇     C．NH₄Cl、异丙醇      D．Fe(NO₃)₃、异丙醇

（5）K₂FeO₄处理水时，不仅能消毒杀菌，还能除去水体中的H₂S、NH₃等，生成的Fe(OH)₃胶体还能吸附水中的悬浮杂质。根据污染物的实际情况向水中加入适量的K₂FeO₄将污染物转化为无污染的物质，试写出K₂FeO₄处理含有NH₃污水时与NH₃反应的离子方程式                                   。

 

Answer 1

【答案】

（12分，每空2分）（1）取一小块试纸放在表面皿或玻璃片上，用玻璃棒蘸取待测液，点在pH试  纸上，半分钟后与标准比色卡对照   （2）＜  （3）①26  6:5  （4）B

（5）2FeO₄^2-+2NH₃+2H₂O＝2Fe(OH)₃(胶体)+N₂↑+ 4OH^-

或（2FeO₄^2-+2NH₃·H₂O＝2Fe(OH)₃(胶体)+N₂↑+ 4OH^-）（把胶体写成↓也可。）

【解析】

试题分析：（1）实验室用pH试纸测定溶液的pH值的正确操作是取一小块试纸放在表面皿或玻璃片上，用玻璃棒蘸取待测液，点在pH试纸上，半分钟后与标准比色卡对照即可。

（2）由流程图可知，“转化”（反应③）是Na₂FeO₄→K₂FeO₄，该转化是在某低温下进行的，根据沉淀更容易向生成更难溶的方向进行可知，此温度下K₂FeO₄的溶解度小于Na₂FeO₄，所以K_sp（K₂FeO₄）＜K_sp（Na₂FeO₄）。

（3）由图1可知，在Fe(NO₃)₃浓度一定时，温度在26℃时，K₂FeO₄的生成率最高，故工业生产中最佳温度为26℃。由图1可知，Fe(NO₃)₃浓度在330g/L时，K₂FeO₄的生成率最高。由图2可知，NaClO在2575g/L时，K₂FeO₄的生成率最高，所以Fe（NO₃）₃与NaClO两种溶液最佳质量浓度之比为330g/L:275g/L＝6:5。

（4）K₂FeO₄ 在水溶液中易水解呈碱性，应选择碱性非水溶液抑制K₂FeO₄水解，进行洗涤。A、H₂O不能抑制水解，且容易损失，故A错误；B、CH₃COONa溶于水水解显碱性、异丙醇，能抑制水解，减少洗涤损失，故B正确；C、NH₄Cl溶于水水解显酸性，不能抑制水解，促进水解，故C错误；D、Fe(NO₃)₃溶于水水解显酸性，不能抑制水解，促进水解，故D错误，答案选B。

（5）向含有NH₃污水中加入适量的K₂FeO₄将污染物转化为无污染的物质，则该无毒的物质是氮气，而高铁酸钾的还原产物是氢氧化铁，其中氮元素的化合价从－3价升高到0价，失去3个电子。铁元素的化合价从＋6价降低到＋3价，得到3个电子，因此氧化剂高铁酸钾与还原剂氨气的物质的量之比是1：1，根据原子守恒可知反应的离子方程式为2FeO₄^2-+2NH₃+2H₂O＝2Fe(OH)₃(胶体)+N₂↑+ 4OH^-或（2FeO₄^2-+2NH₃·H₂O＝2Fe(OH)₃(胶体)+N₂↑+ 4OH^-）。

考点：考查pH试纸使用；制备实验方案的设计；化学平衡的影响因素；难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质；氧化还原反应方程式的配平；