Question

【題目】高鐵酸鉀是一種高效多功能的新型非氯綠色消毒劑，主要用于飲水處理。實(shí)驗(yàn)小組制備高鐵酸鉀（K2FeO4）并探究其性質(zhì)。

資料：K2FeO4為紫色固體，微溶于KOH溶液；具有強(qiáng)氧化性，在酸性或中性溶液中快速產(chǎn)生O2，在堿性溶液中較穩(wěn)定。

(1)制備K2FeO4（夾持裝置略）

①如圖所示，A為氯氣發(fā)生裝置。裝置A、B、C、D中存在錯(cuò)誤的是______________（填序號(hào)）。

②C中得到紫色固體和溶液。C中通入氯氣發(fā)生反應(yīng)，生成高鐵酸鉀（K2FeO4）的化學(xué)方程式為_______，此外Cl2還可能與過量的KOH反應(yīng)。

(2)探究K2FeO4的性質(zhì)

①取C中紫色溶液，加入稀硫酸，產(chǎn)生黃綠色氣體，得溶液a，經(jīng)檢驗(yàn)氣體中含有Cl2。為證明是否K2FeO4，氧化了Cl－而產(chǎn)生Cl2，設(shè)計(jì)以下方案：

方案I	取少量溶液a，滴加KSCN溶液至過量，溶液呈紅色。
方案II	用KOH溶液充分洗滌C中所得固體，再用KOH溶液將K2FeO4溶出，得到紫色溶液b。取少量b，滴加鹽酸，有Cl2產(chǎn)生。

i.由方案I中溶液變紅可知溶液a中含有__________離子，但該離子的存在不能判斷一定是K2FeO4，氧化了Cl2，因?yàn)?/span>K2FeO4，在酸性溶液中不穩(wěn)定，請(qǐng)寫出K2FeO4在酸性溶液中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式___________________________________。

ii．方案Ⅱ可證明K2FeO4，氧化了Cl－．用KOH溶液洗滌的目的是_______________。

②根據(jù)K2FeO4的制備實(shí)驗(yàn)得出：氧化性Cl2_____FeO42－ （填“＞”或“＜”），而方案Ⅱ?qū)嶒?yàn)表明，Cl2和FeO42－的氧化性強(qiáng)弱關(guān)系恰好相反，原因是_______________。

(3)若在制備裝置C中加入Fe(OH)3的質(zhì)量為14.0g，充分反應(yīng)后經(jīng)過濾、洗滌、干燥得K2FeO4固體19.3g，則K2FeO4的產(chǎn)率為______________。

Answer 1

【答案】B 3C12+2Fe(OH)3+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H2O Fe3+ 4FeO42-+20H+=4Fe3++3O2↑+10H2O 確保K2FeO4在堿性環(huán)境中的穩(wěn)定性，同時(shí)排除ClO-對(duì)驗(yàn)證的干擾 > 溶液的酸堿性不同 74.5%

【解析】

（1）①A為氯氣發(fā)生裝置，B除去氯氣中的HCl，應(yīng)左側(cè)長導(dǎo)管，右側(cè)短導(dǎo)管，長進(jìn)短出，裝置A、B、C、D中存在錯(cuò)誤的是B（填序號(hào)）。故答案為：B；

②C中得到紫色固體和溶液，C中通入氯氣將氫氧化亞鐵氧化，生成高鐵酸鉀（K2FeO4），化學(xué)方程式為3C12+2Fe(OH)3+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H2O。故答案為：3C12+2Fe(OH)3+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H2O；

（2）①i.Fe3+離子與SCN-發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，生成紅色的絡(luò)離子，由方案I中溶液變紅可知溶液a中含有Fe3+離子，但該離子的存在不能判斷一定是K2FeO4，氧化了Cl2，因?yàn)?/span>K2FeO4在酸性溶液中不穩(wěn)定，K2FeO4在酸性溶液中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式4FeO42-+20H+=4Fe3++3O2↑+10H2O。故答案為：Fe3+；4FeO42-+20H+=4Fe3++3O2↑+10H2O；

ii．方案Ⅱ可證明K2FeO4，氧化了Cl－，用KOH溶液洗滌的目的是確保K2FeO4在堿性環(huán)境中的穩(wěn)定性，同時(shí)排除ClO-對(duì)驗(yàn)證的干擾。故答案為：確保K2FeO4在堿性環(huán)境中的穩(wěn)定性，同時(shí)排除ClO-對(duì)驗(yàn)證的干擾；

②根據(jù)K2FeO4的制備實(shí)驗(yàn)得出：3C12+2Fe(OH)3+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H2O中氧化劑的氧化性強(qiáng)于氧化產(chǎn)物，氧化性Cl2＞FeO42－ ，而方案Ⅱ?qū)嶒?yàn)表明，Cl2和FeO42－的氧化性強(qiáng)弱關(guān)系恰好相反，原因是溶液的酸堿性不同。故答案為：＞；溶液的酸堿性不同；

（3）若在制備裝置C中加入Fe(OH)3的質(zhì)量為14.0g，充分反應(yīng)后經(jīng)過濾、洗滌、干燥得K2FeO4固體19.3g，根據(jù)鐵原子守恒：

m==25.9g，則K2FeO4的產(chǎn)率為 =74.5%。

故答案為：74.5%；