Question

【題目】氯化鐵和高鐵酸鉀都是常見的水處理劑。某興趣小組以鐵屑為原料模擬工業上制備氯化鐵及進一步氧化制備高鐵酸鉀的流程如下:

請回答下列問題:

(1)“氧化”階段通入過量空氣比用氯氣作氧化劑具有的優點是__________________________________。

(2)“合成”階段生成Na2FeO4的離子方程式為__________________________________。

(3)為了檢驗“氧化”過程中所得FeCl3溶液中是否含有Fe2+，某同學取少量溶液于試管中，選用下列試劑可以達到目的的是_______(填字母)。

a.KSCN溶液 b.NaOH溶液 c.K3[Fe(CN)6]溶液 d.苯酚溶液

若選用酸性K MnO4溶液進行檢驗，請分析方案是否合理，并說明理由:_____________________________。

(4)過程①制取FeCl3固體的具體操作步驟是_____________________________________________________。若使6.4mol/LFeCl3飽和溶液不析出Fe(OH)3，需控制溶液的pH小于_______{已知該實驗條件下，Ksp[(Fe(OH)3]=8.5×10-36，Kw=1.1×10-13，1.13≈1.33}

(5)在不同溫度和不同pH下，FeO42-的穩定性如下圖所示:

從上圖分析，為了提高“合成”階段Na2FeO4的產率，可采取的實驗條件范圍為______________________。

Answer 1

【答案】 選用通入空氣經濟、而氯氣有毒，污染環境 2Fe3++3ClO-+10OH-==2FeO42-+3C1-+5H2O c 不合理，溶液中的氯離子與KMnO4發生反應，也可以使其褪色 在HC1氣流中蒸發FeCl3 溶液制取FeCl3 1 控制反應溫度≤30℃，pH≥11.50的條件下進行

【解析】(1)由于Fe2+具有較強的還原性，所以用空氣氧化比用氯氣氧化好，其優點是經濟無污染；

(2)根據轉化關系中的物質關系可知，生成Na2FeO4的離子方程式為2Fe3++3ClO-+10OH-==2FeO42-+3C1-+5H2O；

(3)該溶液中主要含有Fe3+，所以a、b、d都不能用，因此檢驗是否含有Fe2+，可選用c；酸性K MnO4溶液也可用于檢驗溶液中是否含有Fe2+，但該溶液中含有Cl—，也能與KMnO4發生反應，使其褪色，所以不合理；

(4)為防止Fe3+的水解，從溶液中析出FeCl3固體需要在HC1氣流中蒸發FeCl3溶液；已知c(Fe3+)=6.4mol/L，Ksp[(Fe(OH)3]=8.5×10-36，所以c3(OH—)== =1.33×10-36，c(OH—)=1.1×10-12 mol/L，因此溶液中的c(H+)=0.1 mol/L，則pH=1，所以需控制溶液的pH小于1；

(5)根據圖象可知，溫度越高，產率越低，所以可控制反應溫度低于30℃；而pH越大，產率越高，所以可控制溶液的pH大于11.50。