Question

【题目】氯化铁和高铁酸钾都是常见的水处理剂。某兴趣小组以铁屑为原料模拟工业上制备氯化铁及进一步氧化制备高铁酸钾的流程如下:

请回答下列问题:

(1)“氧化”阶段通入过量空气比用氯气作氧化剂具有的优点是__________________________________。

(2)“合成”阶段生成Na2FeO4的离子方程式为__________________________________。

(3)为了检验“氧化”过程中所得FeCl3溶液中是否含有Fe2+，某同学取少量溶液于试管中，选用下列试剂可以达到目的的是_______(填字母)。

a.KSCN溶液 b.NaOH溶液 c.K3[Fe(CN)6]溶液 d.苯酚溶液

若选用酸性K MnO4溶液进行检验，请分析方案是否合理，并说明理由:_____________________________。

(4)过程①制取FeCl3固体的具体操作步骤是_____________________________________________________。若使6.4mol/LFeCl3饱和溶液不析出Fe(OH)3，需控制溶液的pH小于_______{已知该实验条件下，Ksp[(Fe(OH)3]=8.5×10-36，Kw=1.1×10-13，1.13≈1.33}

(5)在不同温度和不同pH下，FeO42-的稳定性如下图所示:

从上图分析，为了提高“合成”阶段Na2FeO4的产率，可采取的实验条件范围为______________________。

Answer 1

【答案】 选用通入空气经济、而氯气有毒，污染环境 2Fe3++3ClO-+10OH-==2FeO42-+3C1-+5H2O c 不合理，溶液中的氯离子与KMnO4发生反应，也可以使其褪色 在HC1气流中蒸发FeCl3 溶液制取FeCl3 1 控制反应温度≤30℃，pH≥11.50的条件下进行

【解析】(1)由于Fe2+具有较强的还原性，所以用空气氧化比用氯气氧化好，其优点是经济无污染；

(2)根据转化关系中的物质关系可知，生成Na2FeO4的离子方程式为2Fe3++3ClO-+10OH-==2FeO42-+3C1-+5H2O；

(3)该溶液中主要含有Fe3+，所以a、b、d都不能用，因此检验是否含有Fe2+，可选用c；酸性K MnO4溶液也可用于检验溶液中是否含有Fe2+，但该溶液中含有Cl—，也能与KMnO4发生反应，使其褪色，所以不合理；

(4)为防止Fe3+的水解，从溶液中析出FeCl3固体需要在HC1气流中蒸发FeCl3溶液；已知c(Fe3+)=6.4mol/L，Ksp[(Fe(OH)3]=8.5×10-36，所以c3(OH—)== =1.33×10-36，c(OH—)=1.1×10-12 mol/L，因此溶液中的c(H+)=0.1 mol/L，则pH=1，所以需控制溶液的pH小于1；

(5)根据图象可知，温度越高，产率越低，所以可控制反应温度低于30℃；而pH越大，产率越高，所以可控制溶液的pH大于11.50。