Question

高氯酸鉀廣泛用于火箭及熱電池業．實驗室制取高氯酸鉀步驟為：稱取一定質量的KCl、NaClO₄溶解，然后混合，經冷卻、過濾、濾出晶體用蒸餾水多次洗滌及真空干燥得到（有關物質溶解度與溫度的關系見表）．

溶解度 溫度 化學式	0℃	10℃	20℃	30℃	40℃
KClO4	0.76	1.06	1.68	2.56	3.73
KCl	28	31.2	34.2	37.2	40.1
NaClO4	167	183	201	222	245

（l）用蒸餾水多次洗滌濾渣的目的是：

 

．
（2）Fe和KCl0₄反應放出的熱量，能為熔融鹽電池提供550-660℃的溫度，使低熔點鹽熔化導電，從而激活電池．這類電池稱為熱電池．Li/FeS₂熱電池工作時，Li轉變為硫化鋰，FeS₂轉變為鐵，該電池工作時，電池總反應為：

 

（3）已知Fe和KCl0₄作為熱電池加熱材料的供熱原理為：
KClO₄（s）+4Fe（s）=KCl（s）+4FeO（s），△H＜0．
①在600℃測得產物中有Fe0、Fe₃0₄兩種氧化物，猜想由Fe0轉變成Fe₃O₄的化學方程式為：

 

．
②稱取一定質量上述加熱材料反應后的混合物（假定只含氯化鉀一種鉀鹽）于燒杯中，用蒸餾水充分洗滌、過濾、干澡，固體質量減少了0.43g，在固體中繼續加入過量的稀硫酸，微熱讓其充分反應，固體完全溶解得到的溶液中加入過量的NaOH溶液，經過濾、洗凈、干燥，再在空氣中充分灼燒得6.0棕色固體．計算該加熱材料反應前，鐵的質量為

 

g，KClO₄的質量分數為

 

（寫出計算過程）．

Answer 1

分析：（1）用蒸餾水多次洗滌晶體的目的是洗去晶體表面的雜質；
（2）依據題干信息和質量守恒配平寫出電池反應；
（3）①依據反應物和產物結合原子守恒寫出化學方程式；
②由KClO₄（s）+4Fe（s）═KCl（s）+4FeO（s）可知反應中KClO₄和氯化鉀物質的量相同，質量減少為氯化鉀質量，紅棕色固體為Fe₂O₃，鐵的質量可以依據元素守恒來解答；

解答：解：（1）用蒸餾水多次洗滌晶體的目的是洗去晶體表面的可溶性的雜質如鈉離子、氯離子等，
故答案為：盡可能除去溶解度較大的雜質；
（ 2 ） Li/FeS₂熱電池工作時，Li轉變為硫化鋰，FeS₂轉變為鐵，該電池工作時失電子的做負極發生氧化反應，得到電子的發生還原反應，電池反應為：FeS₂+4Li═Fe+2Li₂S，
故答案為：FeS₂+4Li═Fe+2Li₂S；
（3）①600℃時FeO可部分分解生成Fe₃O₄，依據元素守恒計算得到出生成Fe₃O₄外還有Fe，依據原子守恒配平可得4FeO=Fe₃O₄+Fe，
故答案為：4FeO=Fe₃O₄+Fe；
②根據反應KClO₄（s）+4Fe（s）═KCl（s）+4FeO（s），用蒸餾水充分洗滌、過濾、干燥，固體質量減少了0.43g，減少的固體質量是氯化鉀的質量，n（KClO₄）=n（KCl）=

0.43g

74.5g/mol

，m（KClO₄）=n（KClO₄）×138.5 g?mol^-1=

0.43g

74.5g/mol

×138.5 g?mol^-1=0.80g，
在固體中繼續加入過量的稀硫酸，微熱讓其充分反應，固體完全溶解得到的溶液中加入過量的NaOH溶液，經過濾、洗凈、干燥，再在空氣中充分灼燒得6.0g棕色固體．固體是Fe₂O₃，n（Fe）=2n（Fe₂O₃），得到：m（Fe）=n（Fe）×56 g?mol^-1=

6.0g

160g/mol

×2×56 g?mol^-1=4.2g，則樣品的總質量為0.80g+4.2g=5.0g，所以ω（KClO₄）=

0.80g

5.0g

×100%=16%；
故答案為：4.2g；16%；

點評：本題考查了物質制備反應的應用，化學方程式的書寫，數據分析應用，溶解度變化的反應原理以及化學計算，題目難度較大．