Question

【題目】高鐵酸鉀 (K2FeO4)是一種新型，高效的綠色水處理劑。工業上利用硫酸亞鐵為原料，通過鐵黃 (FeOOH)制備高鐵酸鉀，可降低生產成本產品質量優工藝流程如下：

化學興趣小組的同學們在實驗室中，通過KClO溶液與Fe(NO3)3溶液的反應模擬工業生產制備高鐵酸鉀，下圖所示是模擬工業制備KClO溶液裝置。

已知：K2FeO4可溶于水、微溶于濃KOH溶液；在強堿性溶液中比較穩定；在Fe3+催化作用下發生分解。

(1)工業流程中，需要加入試劑A制備鐵黃(FeOOH)，最合適的試劑A是：________。

A．Cl2 B．O2 C．KMnO4 D．HNO3

流程中制備鐵黃涉及到的離子反應方程式：_______。

實驗測得反應溶液的pH對鐵黃產率的影響如下圖所示，pH大于4.5時鐵黃產率逐降低的主要原因可能是：______。

(2)根據工業流程推斷，溶解度K2FeO4________ Na2FeO4 (填“>”或“<”)

(3)實驗室使用KClO溶液和飽和Fe(NO3)3液制備高鐵酸鉀時，兩種試劑的滴加順序為________。

(4) K2FeO4在水溶液中易水解，在“提純”K2FeO4中采用重結晶洗滌、低溫烘干的方法，則洗滌劑最好選用____溶液(填序號)

a．水 b．NH4Cl、異丙醇 c． Fe(NO3)3、異丙醇 d．異丙醇

(5)工業上用“間接碘量法”測定高鐵酸鉀的純度：用堿性KI溶液溶解1.00g K2FeO4樣品，調節pH使高鐵酸根全部被還原成亞鐵離子，再調節pH為3~4，用1.00mol/l的Na2S2O3標準溶液作為滴定劑進行滴定(2Na2S2O3+I2= Na2S4O6+2NaI)，淀粉作指示劑，三次滴定，消耗Na2S2O3標準溶液分別17.98、18.02、18.95mL。原樣品中高鐵酸鉀的質量分數為________。[M(K2FeO4)=198g/mol]

Answer 1

【答案】B 酸性減弱，生成的增多 < 將緩慢滴入溶液中，保持溶液過量 d 89.1%

【解析】

制備高鐵酸鉀：硫酸亞鐵中＋2價的鐵具有還原性，氧氣具有氧化性，兩者反應生成鐵黃，反應為：，氯氣和氫氧化鈉反應生成氯化鈉、次氯酸鈉和水，反應的化學方程式為：Cl2＋2NaOH═NaCl＋NaClO＋H2O，鐵黃和次氯酸鈉反應生成高鐵酸鈉，2FeOOH＋3NaClO＋4NaOH＝2Na2FeO4＋3NaCl＋3H2O，高鐵酸鈉在溶液中溶解度大于高鐵酸鉀，加入氯化鉀，2KOH＋Na2FeO4＝K2FeO4＋2NaOH，高鐵酸鈉在溶液中轉化成高鐵酸鉀，靜置，抽濾獲得粗產品，據此分析解答。
(1)制備鐵黃(FeOOH)，選擇的氧化劑反應后不能引入新的雜質離子，最合適的試劑A是氧氣，硫酸亞鐵在催化劑作用下，被氧氣氧化生成鐵黃(FeOOH)，結合電子守恒、電荷守恒及原子守恒寫出發生反應的離子方程式；根據圖示的實驗測得反應溶液的pH對鐵黃產率的影響分析；

(2)根據工業流程向Na2FeO4溶液中加入KCl固體后得到K2FeO4，溶解度小的析出，以此來解答；

(3)由信息可知K2FeO4在Fe3＋催化作用下發生分解，在KOH溶液中，Fe(NO3)3與KClO應生成K2FeO4、KCl和KNO3；

(4)選擇的洗滌劑應能抑制K2FeO4的水解，并注意減少K2FeO4的溶解；

(5)三次滴定，消耗Na2S2O3標準溶液分別17.98、18.02、18.95mL．第三組數據偏差大，需舍去，由電子得失守恒可知 ～2I2，結合2Na2S2O3＋I2═Na2S4O6＋2NaI，得關系式～2I2～4Na2S2O3，以此計算。

(1)硫酸亞鐵中＋2價的鐵具有還原性，

A.Cl2引入氯離子，故A不選；

B.O2不引入新的雜質離子，故B選；

C.KMnO4引入新的雜質離子錳離子，故C不選；

D.HNO3引入新的雜質離子硝酸根離子，故D不選；

氧氣具有氧化性，兩者發生氧化還原反應生成鐵黃，反應為：，根據圖象，pH大于4.5時，酸性減弱生成了氫氧化鐵，使得鐵黃產率降低；

故答案為：B；；酸性減弱，生成的增多；

(2)根據工業流程向Na2FeO4溶液中加入KCl固體后得到K2FeO4，反應為：Na2FeO4＋2KCl＝K2FeO4↓＋2NaCl，生成K2FeO4晶體，說明該溫度下K2FeO4溶解度小于Na2FeO4，

故答案為：＜；

(3)制備K2FeO4時，不能將堿性的KClO溶液滴加到Fe(NO3)3飽和溶液中，其原因是將KClO濃溶液滴加到Fe(NO3)3飽和溶液中，Fe3＋過量，K2FeO4在Fe3＋催化作用下發生分解(或將KClO濃溶液滴加到Fe(NO3)3飽和溶液中，溶液成酸性，在酸性條件下，K2FeO4能與水反應生成Fe(OH)3和O2)，在KOH溶液中，Fe(NO3)3與KClO應生成K2FeO4、KCl和KNO3，反應的方程式為2Fe(NO3)3＋3KClO＋10KOH＝2K2FeO4＋6KNO3＋3KCl＋5H2O，離子方程式為2Fe3＋＋3ClO＋10OH═2＋3Cl＋5H2O，所以使用KClO溶液和飽和Fe(NO3)3溶液制備高鐵酸鉀時，兩種試劑的滴加順序為：將Fe(NO3)3緩慢滴入KClO溶液中，保持KClO溶液過量，

故答案為：將Fe(NO3)3緩慢滴入KClO溶液中，保持KClO溶液過量；

(4) K2FeO4在水溶液中易水解呈堿性，應選擇堿性非水溶液抑制K2FeO4水解，進行洗滌。

a.K2FeO4在水溶液中易“水解”：4＋10H2O4Fe(OH)3＋8OH＋3O2，且容易損失，不能用水洗，故a錯誤；

b.NH4Cl不能抑制水解，促進水解，故b錯誤；

c.Fe(NO3)3不能抑制水解，促進水解，故c錯誤；

d.異丙醇，能抑制水解，減少洗滌損失，故d正確，

故答案為：d；

(5)三次滴定，消耗Na2S2O3標準溶液分別17.98、18.02、18.95mL．第三組數據偏差大，需舍去，用去硫代硫酸鈉標準溶液＝18.00mL．，由～2I2～4 Na2S2O3，可知原樣品中高鐵酸鉀的質量分數為＝89.1%，

故答案為：89.1%。