Question

鐵和銅是生活中常見的金屬．
（I）高鐵酸鉀（K₂FeO₄）是一種新型的高效氧化劑和消毒劑，用于飲用水處理．其工業制備用次氯酸鈉、氫氧化鈉溶液將硝酸鐵氧化為高鐵酸鈉，然后用氫氧化鉀轉化為高鐵酸鉀．過濾得粗品，并用氫氧化鉀溶液溶解，重結晶，用苯和95%乙醇進行脫堿、乙醚洗滌，干燥，制得高鐵酸鉀．請回答下列問題：
（1）寫出工業制備次氯酸鈉的離子反應方程式

Cl₂+2OH^-═Cl^-+ClO^-+H₂O

．
（2）高鐵酸鈉與氫氧化鉀反應轉化為高鐵酸鉀，該反應能夠發生的原因是

高鐵酸鉀的溶解度比高鐵酸鈉溶解度要小

．將高鐵酸鉀加入水中有紅褐色沉淀產生，該過程中也會使溶液的pH明顯升高，同時有氣泡冒出．其變化的化學方程式是

4K₂FeO₄+10H₂O=4Fe（OH）₃↓+8KOH+3O₂↑．

．
（Ⅱ）銅與濃硫酸反應因條件不同生成的產物不同．某同學做銅與濃硫酸反應的實驗時，觀察到如下現象：
①開始加熱一會后先產生氣泡，有細小黑色顆粒狀物質從銅片表面進入濃硫酸中，形成黑色懸濁液．
②隨著溫度升高，銅片表面黑色顆粒消失，試管中產生了細小的白色顆粒狀物質．
③繼續加熱至沸騰，其過程中也有氣泡產生．停止加熱靜置，試管底部沉積的固體物質有黑色的和白色的，經檢驗黑色物質為硫化銅．
④將試管內的溶液倒入另一支試管中，溶液的藍色不夠明顯．
請回答問題：
（1）請寫出現象①的化學反應方程式

Cu+H₂SO_4（濃）

△   .

CuO+H₂O+SO₂↑

；
（2）寫出③反應的化學方程式

5Cu+6H₂SO_4（濃）

△   .

4CuSO₄+CuS↓+6H₂O+SO₂↑

．
（3）解釋④現象產生的原因是

反應過程中生成的少量水以水蒸氣隨SO₂釋放出去，
因此生成的CuSO₄幾乎沒有水溶解，反應后試管中的液體幾乎都是濃H₂SO₄而不是CuSO₄溶液

．
（Ⅲ）高錳酸鉀是深紫色的針狀晶體，是常用的氧化劑之一．
實驗室可用軟錳礦（主要成分是MnO₂ ）為原料制備高錳酸鉀，基本過程如下：
（1）將軟錳礦與KOH的混合物放入鐵坩堝內，混合均勻，小火加熱，并用鐵棒攪拌，使混合物熔融，即可得綠色的K₂MnO₄．反應的化學方程式為2MnO₂+4KOH+O₂═2K₂MnO₄+2H₂O實驗中，不能將鐵棒改為玻璃棒，理由是

高溫下KOH會腐蝕玻璃并帶進硅酸鹽等雜質．

；
（2）將K₂MnO₄溶于水，通入CO₂氣體發生反應可制得KMnO₄，同時產生了黑色沉淀．該反應的化學方程式為

3K₂MnO₄+2CO₂═2KMnO₄+MnO₂↓+2K₂CO₃

．

Answer 1

分析：（Ⅰ）（1）根據制取次氯酸鈉的原理分析，工業制備次氯酸鈉，用氫氧化鈉和氯氣反應制得；
（2）利用溶解度的差異，制取高鐵酸鉀，根據題目中的信息可得出產物，寫出相關的反應；
（Ⅱ）（1）黑色顆粒狀物質且該物質不溶于水，為氧化銅；
（2）根據題目中的信息，已知產物之一硫化銅，根據反應物和生成物的性質特點分析出產物；
（3）根據反應③，可知試管中的物質，可能為硫酸銅和濃硫酸，但硫酸銅溶液的顏色為藍色，濃硫酸具有吸水性；
（Ⅲ）（1）玻璃棒的成分中有二氧化硅，二氧化硅能和氫氧化鉀反應；
（2）黑色沉淀為MnO₂．

解答：解：（Ⅰ）（1）工業制備次氯酸鈉，化學方程式是Cl₂+2NaOH═NaCl+NaClO+H₂O，其離子方程式是Cl₂+2OH^-═Cl^-+ClO^-+H₂O，故答案為：Cl₂+2OH^-═Cl^-+ClO^-+H₂O；
（2）高鐵酸鈉與氫氧化鉀反應能轉化為高鐵酸鉀，說明高鐵酸鉀的溶解度比高鐵酸鈉溶解度要小，否則無法轉化；將高鐵酸鉀加入水中有紅褐色沉淀產生，說明有氫氧化鐵沉淀生成，該過程中也會使溶液的pH明顯升高，說明有堿生成，同時有氣泡冒出，說明有氣體生成，
故答案為：高鐵酸鉀的溶解度比高鐵酸鈉溶解度要小；4K₂FeO₄+10H₂O=4Fe（OH）₃↓+8KOH+3O₂↑；
（Ⅱ）（1）根據題目中的信息，有細小黑色顆粒狀物質從銅片表面進入濃硫酸中，形成黑色懸濁液，分析出產物為氧化銅，銅的化合價升高，硫酸的化合價降低，有二氧化硫生成，
故答案為：Cu+H₂SO_4（濃）

△   .

CuO+H₂O+SO₂↑；
（2）根據題目中的信息，黑色物質為硫化銅，其過程中也有氣泡產生，氣體為二氧化硫，白色的為無水硫酸銅，因溶液中的水被濃硫酸吸收，
故答案為：5Cu+6H₂SO_4（濃）

△   .

4CuSO₄+CuS↓+6H₂O+SO₂↑；
（3）將試管內的溶液倒入另一支試管中，溶液的藍色不夠明顯，如果有硫酸銅存在，它的溶液為藍綠色，不存在，說明在反應③中沒有水，沒有水說明水被濃硫酸吸收，白色的物質為無水硫酸銅，故答案為：反應過程中生成的少量水以水蒸氣隨SO₂釋放出去，因此生成的CuSO₄幾乎沒有水溶解，反應后試管中的液體幾乎都是濃H₂SO₄而不是CuSO₄ 溶液；
（Ⅲ） （1）二氧化硅能和氫氧化鉀反應，反應方程式為：2KOH+SiO₂═K₂SiO₃+H₂O．故答案為：高溫下KOH會腐蝕玻璃并帶進硅酸鹽等雜質；
（2）將K₂MnO₄溶于水，通入CO₂氣體發生反應可制得KMnO₄，同時產生了黑色沉淀，根據信息，錳的化合價從+6價，升高為+7，根據氧化還原反應規律，必有元素化合價降低，從反應物的性質知，只有錳自身的氧化還原，即化合價降低，降為相鄰的價態+4價，符合題目中的黑色沉淀信息特征，故答案為：3K₂MnO₄+2CO₂═2KMnO₄+MnO₂↓+2K₂CO₃．

點評：解答本題要要理解和熟記物質的相互轉化和氧化還原的反應原理，然后，根據問題信息，結合所學的相關知識解答即可．