Question

高鐵酸鉀（K₂FeO₄）是一種集氧化、吸附、絮凝于一體的新型多功能水處理劑．工業上常采用NaClO氧化法生產，其生產工藝如下：

主要反應為：3NaClO+2Fe（NO₃）₃+10NaOH=2Na₂FeO₄↓+3NaCl+6NaNO₃+5H₂O      Na₂FeO₄+2KOH=K₂FeO₄+2NaOH．
（1）寫出反應①的離子方程式：______．
（2）從“混合物II”中分離出K₂FeO₄后，會有副產品______（寫化學式），它們都是重要的化工產品，具體說出其中一種物質的用途______．
（3）反應的溫度、原料的濃度和配比對高鐵酸鉀的產率都有影響．圖Ⅰ為不同的溫度下，Fe（NO₃）₃不同質量濃度對K₂FeO₄生成率的影響；圖Ⅱ為一定溫度下，Fe（NO₃）₃質量濃度最佳時，NaClO濃度對K₂FeO₄生成率的影響．
根據圖分析：工業生產中最佳溫度為______℃，此時Fe（NO₃）₃與NaClO兩種溶液最佳質量濃度之比為______．
（4）K₂FeO₄ 在水溶液中易水解：4FeO₄^2-+10H₂O4Fe（OH）₃+8OH^-+3O₂↑．在提純K₂FeO₄時采用重結晶、洗滌、低溫烘干的方法，則洗滌劑最好選用______溶液（填序號）．
A．H₂O   B．CH₃COONa、異丙醇   C．NH₄Cl、異丙醇   D．Fe（NO₃）₃、異丙醇
（5）將適量K₂FeO₄溶解于pH=4.74的溶液中，配制成c（FeO₄^2-）=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，測定c（FeO₄^2-）的變化，結果見圖Ⅲ．該實驗的目的是______．
（6）FeO₄^2-在水溶液中的存在形態如圖Ⅳ所示．下列說法正確的是______（填字母）．
A．不論溶液酸堿性如何變化，鐵元素都有4種存在形態
B．向pH=10的這種溶液中加硫酸至pH=2，HFeO₄^-的分布分數逐漸增大
C．向pH=6的這種溶液中加KOH溶液，發生反應的離子方程式為：HFeO₄^-+OH^-=FeO₄^2-+H₂O．

Answer 1

【答案】分析：（1）氯氣是酸性氣體，能和燒堿溶液反應，可以據此來生產“84”消毒液；
（2）根據流程確定混合物Ⅰ的組成以及經過反應②之后所得混合物II的組成，從中分離出K₂FeO₄后，就會發現得到的副產品是什么，根據物質的性質決定用途，結合物質的常見用途來回答；
（3）尋找最佳溫度要具備的條件：該溫度下反應速率快，生成高鐵酸鉀的產率較大兩方面；
（4）洗滌劑的選擇要求：要對K₂FeO₄水解能起到抑制作用的試劑；
（5）將試樣分別置于不同溫度的恒溫水浴中，來測定c（FeO₄^2-）的變化，顯然是確定溫度對FeO₄^2-濃度的影響情況；
（6）根據圖象的內容來分析圖象所描述的意義．
解答：解：（1）氯氣是酸性氣體，能和燒堿溶液反應，反應實質為：Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O，故答案為：Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O；
（2）根據流程確定混合物Ⅰ的組成為氯化鈉、次氯酸鈉以及氫氧化鈉的混合物，經過反應②之后所得混合物II的組成有NaNO₃、NaCl、NaOH、K₂FeO₄，從中分離出K₂FeO₄后，得到的副產品是NaNO₃、NaCl、NaOH，其中NaNO₃作炸藥，NaCl用作調味品或氯堿工業原料等；故答案為：NaNO₃、NaCl、NaOH；NaNO₃作炸藥，NaCl用作調味品或氯堿工業原料等；
（3）尋找最佳溫度要具備的條件：該溫度下反應速率快，生成高鐵酸鉀的產率較大兩方面，所以工業生產中最佳溫度為26℃，因為在該溫度下生成高鐵酸鉀的產率最大，此時Fe（NO₃）₃與NaClO兩種溶液最佳質量濃度之比為=1.2，故答案為：26；1.2；
（4）洗滌劑的選擇要求：要對K₂FeO₄水解能起到抑制作用的試劑，在選項中，A能讓K₂FeO₄水解，B中醋酸鈉水解顯堿性，對K₂FeO₄水解能起到抑制作用，C和D中的銨根和三價鐵離子易水解，且水解后顯酸性，對K₂FeO₄水解能起到促進作用，故選B，故答案為：B；
（5）將試樣分別置于不同溫度的恒溫水浴中，來測定c（FeO₄^2-）的變化，顯然是確定溫度對FeO₄^2-濃度的影響情況，故答案為：探究溫度對FeO₄^2-濃度的影響；
（6）A、不同PH值時，溶液中鐵元素的存在形態及種數不相同，比如在PH值等于6時，就只有兩種形態，故A錯誤；
B、向pH=10的這種溶液中加硫酸至pH=2，HFeO₄^-的分布分數先增大隨后又減小，故B錯誤；
C、pH=6的這種溶液中，鐵元素的存在形態有HFeO₄^-和FeO₄^2-，加KOH溶液，只有HFeO₄^-能反應，發生反應的離子方程式為：HFeO₄^-+OH^-=FeO₄^2-+H₂O，故C正確；
故答案為：C．
點評：本題是一道綜合知識題目，考查學生分析和解決問題的能力，難度較大．