Question

【題目】實驗小組制備高鐵酸鉀（K2FeO4）并探究其性質。

資料：K2FeO4為紫色固體，微溶于KOH溶液；具有強氧化性，在酸性或中性溶液中快速產生O2，在堿性溶液中較穩定，下列實驗中用高錳酸鉀與濃鹽酸反應制備得到氯氣，然后再將氯氣通入氫氧化鉀溶液中與氫氧化鐵固體充分反應而制得產品：

（1）制備K2FeO4（夾持裝置略）

①請寫出該過程中制備氯氣的離子反應方程式________________（錳被還原為Mn2+）。

②請根據高鐵酸鉀制備的原理選擇合適的裝置，連接順序為_________→ E →_________。(上述裝置不一定全部用到，裝置可以重復選用)

③裝置E中反應時需進行攪拌，目的是_______________________

④E中得到紫色固體和溶液。E中生成高鐵酸鉀的反應為______________；反應充分進行后，E中溶液中主要的陰離子為__________________

（2）探究K2FeO4的性質

取E中紫色溶液，加入稀硫酸，產生黃綠色氣體，得溶液a，經檢驗氣體中含有Cl2。為證明是否是K2FeO4氧化了Cl－而產生Cl2，設計以下方案：

方案Ⅰ	取少量a，滴加KSCN溶液至過量，溶液呈紅色。
方案Ⅱ	用KOH溶液充分洗滌E中所得固體，再用KOH溶液將K2FeO4溶出，得到紫色溶液b。取少量b，滴加鹽酸，有Cl2產生。

①由方案Ⅰ中溶液變紅可知a中含有______離子，但該離子的產生不能判斷一定是K2FeO4將Cl－氧化，還可能由________________產生（用方程式表示）。

②方案Ⅱ可證明K2FeO4氧化了Cl－。用KOH溶液洗滌的目的是______________

Answer 1

【答案】2MnO4- + 16H+ + 10Cl- =2Mn2+ +5Cl2↑+8H2O； F A D 使反應物氯氣和固體氫氧化鐵能充分接觸，加快反應速率，提高產率。 3Cl2 + 2Fe（OH）3 + 10KOH = 2K2FeO4 + 6KCl + 8H2O Cl-，ClO-，OH-，FeO42- Fe3+ 4FeO42 + 20H+ = 4Fe3+ + 3O2↑ + 10H2O 避免ClO干擾實驗。

【解析】

(1)①用高錳酸鉀和濃鹽酸反應制取Cl2，MnO4被還原為Mn2+，Cl被氧化為Cl2，據此寫出反應的離子方程式；
②高錳酸鉀和濃鹽酸反應制取Cl2不需要加熱，因此選用F裝置，濃鹽酸會揮發產生HCl，使得產生的Cl2中混有HCl，需要除去HCl，可將混合氣體通過飽和食鹽水達到除雜的目的，選用裝置A，除去HCl的Cl2進入裝置E發生反應制備高鐵酸鉀，最后連接D裝置進行尾氣吸收；

③攪拌能使反應物氯氣和固體氫氧化鐵充分接觸，加快反應速率，提高產率；
④E中得到紫色固體和溶液，紫色固體為K2FeO4，在堿性條件下，Cl2可以氧化Fe(OH)3制取K2FeO4，據此寫出反應方程式，同時還存在反應為Cl2和KOH反應，據此判斷溶液中的陰離子；

(2)①方案I中加入KSCN溶液至過量，溶液呈紅色，說明反應產生Fe3+，但該離子的產生不能判斷一定是K2FeO4將Cl氧化，注意K2FeO4在堿性溶液中穩定，酸性溶液中快速產生O2，自身轉化為Fe3+；

②方案II可證明K2FeO4氧化了Cl，使用KOH溶液溶出K2FeO4晶體，可以使K2FeO4穩定析出，并且除去ClO離子，防止在酸性條件下ClO和Cl反應產生Cl2干擾實驗。

(1)①用高錳酸鉀和濃鹽酸反應制取Cl2，MnO4被還原為Mn2+，Cl被氧化為Cl2，據此寫出反應的離子方程式：2MnO4-+16H++10Cl-=2Mn2+ +5Cl2↑+8H2O；

故答案為：2MnO4-+16H++10Cl-=2Mn2+ ++5Cl2↑+8H2O；
②高錳酸鉀和濃鹽酸反應制取Cl2不需要加熱，因此選用F裝置，濃鹽酸會揮發產生HCl，使得產生的Cl2中混有HCl，需要除去HCl，可將混合氣體通過盛有飽和食鹽水的洗氣瓶達到除雜的目的，選用裝置A，除去HCl的Cl2進入裝置E發生反應制備高鐵酸鉀，最后連接D裝置進行尾氣吸收；

故答案為：F A；D；

③攪拌能使反應物氯氣和固體氫氧化鐵充分接觸，加快反應速率，提高產率；
故答案為：使反應物氯氣和固體氫氧化鐵能充分接觸，加快反應速率，提高產率；

④E中得到紫色固體和溶液，紫色固體為K2FeO4，在堿性條件下，Cl2可以氧化Fe(OH)3制取K2FeO4，反應方程式為：3Cl2+2Fe（OH）3+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H2O，同時還存在反應為Cl2和KOH反應：Cl2 + 2KOH= KCl + KClO + H2O，因此E溶液中主要的陰離子為Cl-，ClO-，OH-，FeO42-；

故答案為：3Cl2 + 2Fe（OH）3 + 10KOH = 2K2FeO4 + 6KCl + 8H2O； Cl-，ClO-，OH-，FeO42-。
(2)①方案I中加入KSCN溶液至過量，溶液呈紅色，說明反應產生Fe3+，但該離子的產生不能判斷一定是K2FeO4將Cl氧化，注意K2FeO4在堿性溶液中穩定，酸性溶液中快速產生O2，自身轉化為Fe3+，反應為4FeO42+20H+=4Fe3++3O2↑+10H2O；
故答案為：Fe3+；4FeO42 + 20H+ = 4Fe3+ + 3O2↑ + 10H2O；
②方案II可證明K2FeO4氧化了Cl， 使用KOH溶液溶出K2FeO4晶體，可以使K2FeO4穩定析出，同時考慮到K2FeO4表面可能吸附ClO，ClO在酸性條件下可與Cl反應生成Cl2，從而干擾實驗，所以用KOH溶液洗滌的目的是：避免ClO干擾實驗；
故答案為：避免ClO干擾實驗。