Question

【化學--選修2化學與技術】（15分）
高鐵酸鉀（K₂FeO₄）是一種集氧化、吸附、絮凝于一體的新型多功能水處理劑。其生產工藝如下：

已知：2KOH + Cl₂ ═ KCl + KClO + H₂O（條件：溫度較低）
　　  6KOH + 3Cl₂ ═ 5KCl + KClO₃ + 3H₂O（條件：溫度較高）
　　回答下列問題：
（1）該生產工藝反應①應在　　　 （填“溫度較高”或“溫度較低”）的情況下進行；
（2）寫出工業上制取Cl₂的化學方程式　　　　　　　 　　　　　　　　　　；
（3）K₂FeO₄具有強氧化性的原因　　　　　　　　　　　 ；
（4）配制KOH溶液時，是在每100 mL水中溶解61.6 g KOH固體（ 該溶液的密度為1.47 g/mL），它
的物質的量濃度為　　　 　　　　　　　　　　　　；
（5）在“溶液I”中加KOH固體的目的是　　　　 　　　　　　　　　　　：

A．與 “溶液I” 中過量的Cl2繼續反應，生成更多的KClO

B．KOH固體溶解時會放出較多的熱量，有利于提高反應速率

C．為下一步反應提供反應物

D．使副產物KClO3轉化為 KClO

（6）從“反應液II”中分離出K₂FeO₄后，還會有副產品　　　　（寫化學式），它們都是重要的化工 產  品，具體說出其中一種物質的用途　　　　　　　　　　　 （答1點即可）； 則反應③中發生的離子反應方程式為                                        。
（7）如何判斷K₂FeO₄晶體已經洗滌干凈                              。

Answer 1

（15分）
（1）溫度較低 （1分）
（2）2NaCl + 2H₂O 　2NaOH + H₂↑ + Cl₂↑（2分）
（3）Fe元素的化合價顯+6價，易得電子（1分）
（4）10 mol/L （2分）
（5）AC  （2分）
（6）KNO₃　 KCl，　（2分）
KNO₃可用于化肥，炸藥等 （答1點即得1分）
2Fe³⁺ + 3ClO^－ + 10 OH^－ ＝ 2FeO₄^2- + 3Cl^－+ 5H₂O （2分）
（7）取最后一次的洗滌液于試管中，先加稀硝酸、再加硝酸銀溶液，無白色沉淀則已被洗凈，反之則沉淀沒有洗滌干凈。（2分）

解析試題分析：（1）該生產工藝反應①應在較低溫度下進行，因為后面會用到KClO溶液；
（2）工業上制取Cl₂，是通過電解飽和食鹽水的方法，化學方程式為2NaCl + 2H₂O 　2NaOH + H₂↑ + Cl₂↑；
（3）K₂FeO₄具有強氧化性的原因是Fe元素的化合價顯+6價，易得電子，具有強氧化性；
（4）溶液的質量是100+61.6=161.6g，則溶液的體積為161.6g/1.47g/mL=110mL=0.11L,溶質的物質的量是61.6g/56g/mol=1.1mol，所以溶液的物質的量濃度為1.1mol/0.11L=10mol/L；
（5）反應①中通入過量的氯氣，所以氯氣有剩余，加入氫氧化鉀固體與過量的氯氣反應，生成更多的KClO，為下一步反應提供反應物；所以答案選AC；
（6）反應③中硝酸鐵與次氯酸鉀發生氧化還原反應，鐵離子被氧化為FeO₄^2- ，次氯酸根離子被還原為氯離子，所以從“反應液II”中分離出K₂FeO₄后，還會有副產品KNO₃、KCl，其中KNO₃可用于化肥，炸藥等；根據分析，反應③中發生的離子反應方程式為2Fe³⁺ + 3ClO^－ + 10 OH^－ ＝ 2FeO₄^2- + 3Cl^－+ 5H₂O；
（7）生成K₂FeO₄的同時還有氯化鉀生成，所以判斷K₂FeO₄晶體是否洗滌干凈就是判斷洗滌液中是否含有氯離子，判斷方法是取最后一次的洗滌液于試管中，先加稀硝酸、再加硝酸銀溶液，無白色沉淀則已被洗凈，反之則沉淀沒有洗滌干凈。
考點：考查的工業流程的分析，工業制氯氣的方法，物質氧化性的判斷，判斷K₂FeO₄晶體洗滌干凈的方法