Question

【題目】 (15分)研究證明，高鐵酸鉀不僅能在飲用水源和廢水處理過程中去除污染物，而且不產(chǎn)生任何誘變致癌的產(chǎn)物，具有高度的安全性。濕法制備高鐵酸鉀是目前最成熟的方法，實(shí)驗(yàn)步驟如下：

A．直接用天平稱取60.5gFe(NO3)3·9H2O、30.0gNaOH、17.1gKOH。

B．在冰冷卻的環(huán)境中向NaClO溶液中加入固體NaOH并攪拌，又想其中緩慢少量分批加入Fe(NO3)3·9H2O，并不斷攪拌。C．水浴溫度控制在20℃，用電磁加熱攪拌器攪拌1.5h左右，溶液成紫紅色時(shí)，即表明有Na2FeO4生成。

D．在繼續(xù)充分?jǐn)嚢璧那闆r下，向上述的反應(yīng)液中加入固體NaOH至飽和。

e.將固體KOH加入到上述溶液中至飽和。保持溫度在20℃，并不停的攪拌15min，可見到燒杯壁有黑色沉淀物生成，即K2FeO4.

（1）①步驟b中不斷攪拌的目的是_______。②步驟c中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為______。③由以上信息可知：高鐵酸鉀的溶解度比高鐵酸鈉_______(填“大”或“小”)。

（2） 高鐵酸鉀是一種理想的水處理劑，與水反應(yīng)生成O2、Fe(OH)3(膠體)和KOH。① 該反應(yīng)的離子方程式為______。②高鐵酸鉀作為水處理劑發(fā)揮的作用是_______。③ 在提純K2FeO4時(shí)采用重結(jié)晶、洗滌、低溫烘干的方法，則洗滌劑最好選用_______。

A．H2O B．稀KOH溶液、異丙醇 C．NH4Cl溶液、異丙醇 D．Fe(NO3)3溶液、異丙醇

（3） 高鐵酸鈉還可以用電解法制得，其原理可表示為Fe+2NaOH+2H2O3H2↑+Na2FeO4，則陽極材料是____，電解液為______。

（4）25℃時(shí)，Ksp(CaFeO4)=4.536×10-9,若要使100mL1.0×10-3mol/L的K2FeO4溶液中的c(FeO42-)完全沉淀，理論上要加入Ca(OH)2的物質(zhì)的量為_____mol。

（5）干法制備高鐵酸鉀的方法是Fe2O3、KNO3、KOH混合加熱共熔生成黑色高鐵酸鉀和KNO2等產(chǎn)物。則該方法中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為______。

Answer 1

【答案】（1）①使固體充分溶解(或其他合理說法，1分)；②2Fe3++3Cl-+10OH-=2FeO42-+5H2O+3Cl-(2分) ；③小(1分)；（2） ① 4FeO42-+10H2O=4Fe(OH)3(膠體)+8OH-+3O2↑(2分)； ②消毒、凈水(1分) ；③ B(2分) （3）鐵 (1分)；NaOH溶液(1分) ；（4）4.536×10-5 (1分)； （5）3:1 (2分)。

【解析】

試題分析：（1） Na2FeO4與飽和KOH溶液反應(yīng)產(chǎn)生K2FeO4和NaOH，說明高鐵酸鉀的溶解度比高鐵酸鈉小；（2） ①高鐵酸鉀溶于水能釋放大量的氧原子，即生成氧氣單質(zhì)，同時(shí)它本身被還原產(chǎn)生氫氧化鐵膠體，離子反應(yīng)方程式是：4FeO42-+10H2O=4Fe(OH)3(膠體)+8OH-+3O2↑，②根據(jù)方程式可知高鐵酸鉀作為水處理劑發(fā)揮的作用是既作氧化劑殺菌消毒，同時(shí)還原產(chǎn)物又其凈化水的作用；③結(jié)合化學(xué)平衡移動(dòng)原理可知，在堿性條件下可以抑制該反應(yīng)的發(fā)生，K2FeO4 易溶于水，所以不能用水洗，因此選項(xiàng)B正確；（3）根據(jù)電解反應(yīng)方程式可知NaOH溶液為電解質(zhì)溶液，陽極材料是Fe，陰極材料是活動(dòng)性比Fe弱的電極；（4）要寫成CaFeO4沉淀，應(yīng)該使c(Ca2+)·c(FeO42-)>Ksp(CaFeO4)，c(Ca2+)>4.536×10-9÷1.0×10-5=4.536×10-4mol/L，由于溶液的體積是100mL，所以需要Ca(OH)2的物質(zhì)的量是n[Ca(OH)2]= 4.536×10-4mol/L×0.1L=4.536×10-5mol；（5） 干法制備高鐵酸鉀的反應(yīng)中KNO3是氧化劑，被還原產(chǎn)生KNO2，F(xiàn)e2O3是還原劑，被氧化產(chǎn)生的物質(zhì)是K2FeO4，根據(jù)電子守恒可得氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量的比是3:1。