Question

【題目】高鐵酸鹽在能源、環保等方面有著廣泛的用途。濕法、干法制備高鐵酸鹽的原理如下表所示。

濕法	強堿性介質中，Fe(NO3)3與NaClO反應生成紫紅色高鐵酸鹽溶液
干法	Fe2O3、KNO3、KOH混合加熱共熔生成紫紅色高鐵酸鹽和KNO2等產物

(1)工業上用濕法制備高鐵酸鉀(K2FeO4)的流程如下圖所示：

①洗滌粗品時選用異丙醇而不用水的理由是： 。

②反應Ⅱ的離子方程式為 。

③高鐵酸鉀在水中技能消毒殺菌，又能凈水，是一種理想的水處理劑，它能消毒殺菌是因為 ，它能凈水的原因是因為 。

④已知25℃時Fe(OH)3的Ksp = 4.0×10-38，反應II后的溶液c(Fe3+)=4.0×10-5mol/L,則需要調整到 時，開始生成Fe(OH)3(不考慮溶液體積的變化)。

(2)由流程圖可見，濕法制備高鐵酸鉀時，需先制得高鐵酸鈉，然后再向高鐵酸鈉中加入飽和KOH溶液，即可析出高鐵酸鉀。

①加入飽和KOH溶液的目的是 。

②由以上信息可知：高鐵酸鉀的溶解度比高鐵酸鈉 (填“大”或“小”)。

(3)干法制備K2FeO4的反應中氧化劑與還原劑的物質的量之比為 。

Answer 1

【答案】(10分)

(1)①減少高鐵酸鉀的溶解損失(1分)

②3ClO-+10OH-+3Fe2+=2FeO42-+3Cl-+5H2O (2分)

③高鐵酸鉀(K2FeO4)有強氧化性(1分)

高鐵酸鉀的還原產物水解產生的Fe(OH)3膠體有吸附性，使水澄清起凈水作用(1分)

④3(2分)

(2)①增大K＋濃度，促進K2FeO4晶體析出(1分) ②小 (1分)

(3)3：1 (2分)

【解析】

試題分析：(1)①為防止K2FeO4的溶解，可用異丙醇洗滌，所以答案是減少高鐵酸鉀的溶解損失。

②ClO－在堿性條件下可將Fe3＋氧化為FeO42－，據題目信息和氧化還原反應中化合價發生變化確定找出反應物：Fe3＋、ClO－，生成物：FeO42－、Cl－，根據電子得失守恒和質量守恒來配平，反應II的離子方程式為3ClO-+10OH-+2Fe3+=2FeO42-+3Cl-+5H2O。

③高鐵酸鉀(K2FeO4)在水中能消毒殺菌是因為有強氧化性，凈水的原因是高鐵酸鉀的還原產物水解產生的Fe(OH)3膠體，有吸附性，使水澄清起凈水作用。

④Ksp ＝c(Fe3＋)·c3(OH－)= 4.0×10-38，所以＝，c(OH－)＝1.0×10-11，c(H＋)＝1.0×10-3，pH= 3；

(2)①加入飽和KOH溶液的目的是增大K＋濃度，促進K2FeO4晶體析出；②溶解度小的沉淀先析出來，所以高鐵酸鉀的溶解度比高鐵酸鈉；

(3)干法制備K2FeO4的反應的方程式為：Fe2O3+3KNO3+4KOH2K2FeO4+3KNO2+2H2O，N元素化合價降低，是氧化劑，鐵的化合價降低，是還原劑，氧化劑與還原劑的物質的量之比為3﹕1，