Question

高鐵酸鉀（K₂FeO₄）具有極高的氧化性，且其還原產物為鐵銹，對環境無不良影響．因該物質具有“綠色”、選擇性高、活性強等特點受到人們關注．
I、高鐵酸鉀制備方法之一為：①在一定溫度下，將氯氣通入KOH溶液中制得次氯酸鉀溶液；②在劇烈攪拌條件下，將Fe（NO₃）₃分批加入次氯酸鉀溶液中，控制反應溫度，以免次氯酸鉀分解；③加 KOH至飽和，使K₂FeO₄ 充分析出，再經純化得產品，其純度在95%以上．
（1）氯堿工業中制備氯氣的化學方程式是

 

；
（2）溫度過高會導致次氯酸鉀分解生成兩種化合物，產物之一是氯酸鉀（KClO₃），另一種產物應該是

 

（寫化學式）
（3）制備過程有一步反應如下，請配平此方程式（將計量數填入方框中）：

 

Fe（OH）₃+

 

ClO^-+

 

OH^-═

 

Fe

O

2- 4

+

 

Cl^-+

 

H₂O
Ⅱ、為探究高鐵酸鉀的某種性質，進行如下兩個實驗：

實驗1：將適量K₂FeO₄分別溶解于pH 為 4.74、7.00、11.50 的水溶液中，配得FeO₄^2-濃度為 1.0mmol?L^-1（1mmol?L^-1=10^-3mol?L^-1）的試樣，靜置，考察不同初始 pH 的水溶液對K₂FeO₄某種性質的影響，結果見圖1（注：800min后，三種溶液中高鐵酸鉀的濃度不再改變）．
實驗2：將適量 K₂FeO₄ 溶解于pH=4.74 的水溶液中，配制成FeO₄^2-濃度為 1.0mmol?L^-1 的試樣，將試樣分別置于 20℃、30℃、40℃和 60℃的恒溫水浴中，考察不同溫度對K₂FeO₄某種性質的影響，結果見圖2．
（4）實驗1的目的是

 

；
（5）實驗2可得出的結論是

 

；
（6）高鐵酸鉀在水中的反應為4FeO₄^2-+10H₂O?4Fe（OH）₃+8OH^-+3O₂↑．
由圖1可知，800min時，pH=11.50的溶液中高鐵酸鉀最終濃度比pH=4.74的溶液中高，主要原因是

 

；
Ⅲ、高鐵酸鉀還是高能電池的電極材料．例如，Al-K₂FeO₄電池就是一種高能電池（以氫氧化鉀溶液為電解質溶液），該電池放電時負極反應式是

 

．

Answer 1

分析：I、（1）氯堿工業是利用電解飽和食鹽水制取氯氣；
（2）根據次氯酸鉀分解時氯元素的化合價的變化分析；
（3）利用質量守恒定律和電子守恒來配平反應的化學方程式；
II、（4）由圖1可知該實驗探究不同PH時，高鐵酸鉀的穩定性；
（5）由圖2可知溫度越高，高鐵酸鉀的濃度越小；
（6）根據高鐵酸鉀在水中存在的平衡移動分析；
III、Al-K₂FeO₄電池中Al做負極失去電子，堿性條件下生成AlO₂^-．

解答：解：I、（1）氯堿工業是利用電解飽和食鹽水制取氯氣，同時生成氫氣和氫氧化鈉，反應的化學方程式為：2NaCl+2H₂O

電解  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，
故答案為：2NaCl+2H₂O

電解  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑；
（2）次氯酸鉀中Cl的化合價為+1價，分解時生成氯酸鉀（KClO₃）中氯元素的化合價為+5價，則另一種產物的化合價應該比次氯酸鉀中Cl的化合價低，所以另一產物的化合價為-1價，不能為0價，0價為Cl₂；即另一種產物為NaCl，
故答案為：NaCl；
（3）Fe（OH）₃+ClO^-+OH^-→FeO₄^2-+Cl^-+H₂O，反應中Fe（OH）₃→FeO₄^2-，Fe元素從+3價升高到+6價，轉移3個電子，ClO^-→Cl^-，Cl元素從+1價降低到-1價，得到2個電子，根據得失電子守恒，Fe（OH）₃的計量數為2，ClO^-的計量數為3，再根據原子守恒配平方程式為：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，
故答案為：2；3；4；2；3；5；
II、（4）由圖1可知PH越大，高鐵酸鉀濃度越大，說明其穩定性越強，所以該實驗是探究不同PH時，高鐵酸鉀的穩定性，
故答案為：探究高鐵酸鉀在不同pH溶液中的穩定性；
（5）由圖2可知溫度越高，高鐵酸鉀的濃度越小，說明其穩定性越差，
故答案為：溫度越高，高鐵酸鉀越不穩定；
（6）高鐵酸鉀在水中的反應為4FeO₄^2-+10H₂O?4Fe（OH）₃+8OH^-+3O₂↑，當溶液中氫氧根離子的濃度增大，該平衡逆向移動，高鐵酸鉀的濃度增大，所以pH=11.50的溶液中高鐵酸鉀最終濃度比pH=4.74的溶液中高，
故答案為：pH=11.50溶液中OH^-離子濃度大，使上述平衡向左移動；
III、已知Al-K₂FeO₄電池就是一種高能電池，以氫氧化鉀溶液為電解質溶液，該電池中Al做負極失去電子，堿性條件下生成AlO₂^-，所以其負極電極反應式為：Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
故答案為：Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O．

點評：本題考查了氯堿工業的原理、氧化還原反應產物的判斷、方程式的配平、探究實驗、平衡移動原理的應用、電極方程的書寫等，考查的知識點較多，題目綜合性強，難度大．