Question

【題目】 (15分)研究證明，高鐵酸鉀不僅能在飲用水源和廢水處理過程中去除污染物，而且不產生任何誘變致癌的產物，具有高度的安全性。濕法制備高鐵酸鉀是目前最成熟的方法，實驗步驟如下：

A．直接用天平稱取60.5gFe(NO3)3·9H2O、30.0gNaOH、17.1gKOH。

B．在冰冷卻的環境中向NaClO溶液中加入固體NaOH并攪拌，又想其中緩慢少量分批加入Fe(NO3)3·9H2O，并不斷攪拌。C．水浴溫度控制在20℃，用電磁加熱攪拌器攪拌1.5h左右，溶液成紫紅色時，即表明有Na2FeO4生成。

D．在繼續充分攪拌的情況下，向上述的反應液中加入固體NaOH至飽和。

e.將固體KOH加入到上述溶液中至飽和。保持溫度在20℃，并不停的攪拌15min，可見到燒杯壁有黑色沉淀物生成，即K2FeO4.

（1）①步驟b中不斷攪拌的目的是_______。②步驟c中發生反應的離子方程式為______。③由以上信息可知：高鐵酸鉀的溶解度比高鐵酸鈉_______(填“大”或“小”)。

（2） 高鐵酸鉀是一種理想的水處理劑，與水反應生成O2、Fe(OH)3(膠體)和KOH。① 該反應的離子方程式為______。②高鐵酸鉀作為水處理劑發揮的作用是_______。③ 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_______。

A．H2O B．稀KOH溶液、異丙醇 C．NH4Cl溶液、異丙醇 D．Fe(NO3)3溶液、異丙醇

（3） 高鐵酸鈉還可以用電解法制得，其原理可表示為Fe+2NaOH+2H2O3H2↑+Na2FeO4，則陽極材料是____，電解液為______。

（4）25℃時，Ksp(CaFeO4)=4.536×10-9,若要使100mL1.0×10-3mol/L的K2FeO4溶液中的c(FeO42-)完全沉淀，理論上要加入Ca(OH)2的物質的量為_____mol。

（5）干法制備高鐵酸鉀的方法是Fe2O3、KNO3、KOH混合加熱共熔生成黑色高鐵酸鉀和KNO2等產物。則該方法中氧化劑與還原劑的物質的量之比為______。

Answer 1

【答案】（1）①使固體充分溶解(或其他合理說法，1分)；②2Fe3++3Cl-+10OH-=2FeO42-+5H2O+3Cl-(2分) ；③小(1分)；（2） ① 4FeO42-+10H2O=4Fe(OH)3(膠體)+8OH-+3O2↑(2分)； ②消毒、凈水(1分) ；③ B(2分) （3）鐵 (1分)；NaOH溶液(1分) ；（4）4.536×10-5 (1分)； （5）3:1 (2分)。

【解析】

試題分析：（1） Na2FeO4與飽和KOH溶液反應產生K2FeO4和NaOH，說明高鐵酸鉀的溶解度比高鐵酸鈉小；（2） ①高鐵酸鉀溶于水能釋放大量的氧原子，即生成氧氣單質，同時它本身被還原產生氫氧化鐵膠體，離子反應方程式是：4FeO42-+10H2O=4Fe(OH)3(膠體)+8OH-+3O2↑，②根據方程式可知高鐵酸鉀作為水處理劑發揮的作用是既作氧化劑殺菌消毒，同時還原產物又其凈化水的作用；③結合化學平衡移動原理可知，在堿性條件下可以抑制該反應的發生，K2FeO4 易溶于水，所以不能用水洗，因此選項B正確；（3）根據電解反應方程式可知NaOH溶液為電解質溶液，陽極材料是Fe，陰極材料是活動性比Fe弱的電極；（4）要寫成CaFeO4沉淀，應該使c(Ca2+)·c(FeO42-)>Ksp(CaFeO4)，c(Ca2+)>4.536×10-9÷1.0×10-5=4.536×10-4mol/L，由于溶液的體積是100mL，所以需要Ca(OH)2的物質的量是n[Ca(OH)2]= 4.536×10-4mol/L×0.1L=4.536×10-5mol；（5） 干法制備高鐵酸鉀的反應中KNO3是氧化劑，被還原產生KNO2，Fe2O3是還原劑，被氧化產生的物質是K2FeO4，根據電子守恒可得氧化劑與還原劑的物質的量的比是3:1。