Question

【題目】實驗室用圖示裝置制備KClO溶液，再與KOH、Fe(NO3)3溶液反應制備高效凈水劑K2FeO4。

<查閱資料>Cl2與KOH溶液在20℃以下反應生成KClO，在較高溫度下則生成KClO3；

K2FeO4易溶于水，微溶于濃KOH溶液，在0℃～5℃的強堿性溶液中較穩定。

（1）儀器a的名稱：__________；裝置C中三頸瓶置于冰水浴中的目的是_____________。

（2）裝置B吸收的氣體是__________，裝置D的作用是___________________________。

（3）C中得到足量KClO后，將三頸瓶上的導管取下，依次加入KOH溶液、Fe(NO3)3溶液，水浴控制反應溫度為25℃，攪拌1.5 h，溶液變為紫紅色(含K2FeO4)，該反應的離子方程式為________________________。再加入飽和KOH溶液，析出紫黑色晶體，過濾，得到K2FeO4粗產品。

（4）K2FeO4粗產品含有Fe(OH)3、KCl等雜質，其提純步驟為：

①將一定量的K2FeO4粗產品溶于冷的3 mol/L KOH溶液中。

②過濾。

③________________________________________________________。（補充完整）

④攪拌、靜置、過濾，用乙醇洗滌2～3次。

⑤在真空干燥箱中干燥。

（5）稱取提純后的K2FeO4樣品0.2200 g于燒杯中，加入強堿性亞鉻酸鹽溶液，反應后再加稀硫酸調節溶液呈強酸性，配成250 mL溶液，取出25.00 mL放入錐形瓶，用0.01000 mol/L的(NH4)2Fe(SO4)2溶液滴定至終點，重復操作2次，平均消耗(NH4)2Fe(SO4)2溶液30.00 mL。涉及主要反應為：Cr(OH)4－＋FeO42－ ＝ Fe(OH)3↓＋CrO42－＋OH－，2CrO42－＋2H+ Cr2O72－＋H2O，Cr2O72－＋6Fe2+＋14H+ ＝ 6Fe3+＋2Cr3+＋7H2O，則該K2FeO4樣品的純度為____________。

Answer 1

【答案】分液漏斗防止Cl2與KOH反應生成KClO3HCl吸收Cl2，防止污染空氣3ClO-＋2Fe3+＋10OH-==2FeO42－＋3Cl-＋5H2O將濾液置于冰水浴中，向濾液中加入飽和KOH溶液90%

【解析】

根據實驗裝置圖可知，A裝置中用二氧化錳與濃鹽酸加熱制得氯氣，氯氣中有揮發出的來的氯化氫，所以B裝置中飽和食鹽水是除去氯氣中的氯化氫，裝置C中用氯氣與氫氧化鉀溶液應制得次氯酸鉀，為防止在較高溫度下生成KClO3，C裝置中用冰水浴，反應的尾氣氯氣用D裝置中氫氧化鈉吸收，（1）根據裝置圖可知儀器名稱；Cl2與KOH溶液在20℃以下反應生成KClO，在較高溫度下則生成KClO3，據此判斷冰水浴的原因；（2）氯氣中有氯化氫需要除去，氯氣有毒，需要進行尾氣吸收；（3）足量KClO中依次加入KOH溶液、Fe（NO3）3溶液，發生氧化還原反應生成K2FeO4、KCl和水等，據此書寫該反應的離子方程式；（4）K2FeO4易溶于水、微溶于濃KOH溶液，所以提純K2FeO4粗產品時可以①將一定量的K2FeO4粗產品溶于冷的3 mol/L KOH溶液中，②過濾，③將濾液置于冰水浴中，向濾液中加入飽和KOH溶液，④攪拌、靜置、過濾，用乙醇洗滌2～3次，⑤在真空干燥箱中干燥，據此答題；（5）根據反應Cr（OH）4-+FeO42-═Fe（OH）3↓+CrO42-+OH-和Cr2O72-+6Fe2++14H+═6Fe3++2Cr3++7H2O，可得關系式2FeO42-～Cr2O72-～6Fe2+，利用（NH4）2Fe（SO4）2的物質的量可計算得高鐵酸鉀的質量，進而確定K2FeO4樣品的純度。

（1）根據裝置圖可知儀器a的名稱是分液漏斗，Cl2與KOH溶液在20℃以下反應生成KClO，在較高溫度下則生成KClO3，所以冰水浴的目的是防止Cl2與KOH反應生成KClO3；

（2）氯氣中有氯化氫需要除去，氯氣有毒，需要進行尾氣吸收，所以裝置B吸收的氣體是HCl，裝置D的作用是吸收Cl2，防止污染空氣；

（3）足量KClO中依次加入KOH溶液、Fe（NO3）3溶液，發生氧化還原反應生成K2FeO4、KCl和水等，反應的離子方程式為3ClO-+2Fe3++10OH-═2FeO42-+3Cl-+5H2O；

（4）K2FeO4易溶于水、微溶于濃KOH溶液，所以提純K2FeO4粗產品時可以①將一定量的K2FeO4粗產品溶于冷的3 mol/L KOH溶液中，②過濾，③將濾液置于冰水浴中，向濾液中加入飽和KOH溶液，④攪拌、靜置、過濾，用乙醇洗滌2～3次，⑤在真空干燥箱中干燥；

（5）根據反應Cr（OH）4-+FeO42-═Fe（OH）3↓+CrO42-+OH-和Cr2O72-+6Fe2++14H+═6Fe3++2Cr3++7H2O，可得關系式2FeO42-～Cr2O72-～6Fe2+，根據題意可知，（NH4）2Fe（SO4）2的物質的量為0.03L×0.01000 mol/L=0.0003mol，所以高鐵酸鉀的質量為0.0003mol×× =0.198g，所以K2FeO4樣品的純度為×100%=90.0%。