Question

【題目】高鐵酸鉀（K2FeO4）是一種理想的綠色高效水處理劑。某學習小組用下圖所示裝置（夾持儀器已略去）制備KClO溶液，并通過KClO溶液與Fe（NO3）3溶液的反應制備K2FeO4。

查閱資料知K2FeO4的部分性質如下：①可溶于水、微溶于濃KOH溶液；②在0℃～5℃、強堿性溶液中比較穩定；③在Fe3＋和Fe（OH）3催化作用下發生分解；④在酸性至弱堿性條件下，能與水反應生成Fe（OH）3和O2。

請回答下列問題：

（1）儀器C和D中都盛有KOH溶液，其中C中KOH溶液的用途是_________________。

（2）Cl2與KOH的濃溶液在較高溫度下反應生成KClO3。為保證反應生成KClO，需要將反應溫度控制在0～5℃下進行，在不改變KOH溶液濃度的前提下，實驗中可以采取的措施是___________。

（3）在攪拌下，將Fe（NO3）3飽和溶液緩慢滴加到KClO飽和溶液中即可制取K2FeO4，寫出該反應的化學方程式____________________________________________；該操作不能將KClO飽和溶液滴加到Fe(NO3)3飽和溶液中，其原因是________________________________________。

（4）制得的粗產品中含有Fe（OH）3、KCl等雜質。一種提純方案為：將一定量的K2FeO4粗產品溶于冷的3 mol·L－1KOH溶液中，用砂芯漏斗過濾，將濾液置于冰水浴中，向濾液中加入飽和KOH溶液，攪拌、靜置，再用砂芯漏斗過濾，晶體用適量乙醇洗滌2～3次后，在真空干燥箱中干燥。

①第一次和第二次過濾得到的固體分別對應的是（填化學式）______________、___________，過濾時不用普通漏斗而采用砂芯漏斗的原因是_____________________。

②晶體用乙醇洗滌的原因是________________________。

Answer 1

【答案】 和氯氣反應制備KClO 裝置C加冰水浴冷卻 2Fe(NO3)3 + 3KClO +10 KOH = 2K2FeO4 +3KCl + 6KNO3+5H2O 生成的K2FeO4在Fe3+催化作用下會發生分解 Fe(OH)3 FeO4 濾紙在強堿條件下易被腐蝕 乙醇揮發時帶走水分，防止K2FeO4與水發生反應

【解析】（1）裝置C中用氯氣與氫氧化鉀溶液反應制得次氯酸鉀，作氧化劑；（2）Cl2和KOH在較高溫度下反應生成KClO3，制取KClO溫度反應在0℃～5℃，因此采取的措施可以是將裝置C放在冰水浴中，緩慢滴加鹽酸，減慢生成氯氣的速率；（3）將硝酸鐵飽和溶液緩慢滴加到KClO飽和溶液中即可制取K2FeO4，根據電子得失守恒和原子守恒可知反應的方程式為：2Fe(NO3)3 +3KClO+10KOH＝2K2FeO4 +3KCl+6KNO3+5H2O；根據已知信息可知在鐵離子作用下高鐵酸鉀容易分解，因此為防止生成的K2FeO4在Fe3+催化作用下會發生分解，所以該操作不能將KClO飽和溶液滴加到Fe(NO3)3飽和溶液中；（4）①因為Fe(OH)3不溶于水，所以第一次用砂芯漏斗過濾，除去Fe(OH)3，則得到的固體為Fe(OH)3，由于K2FeO4可溶于水、微溶于濃KOH溶液，將濾液置于冰水浴中，向濾液中加入飽和的KOH溶液，析出K2FeO4晶體，再進行過濾，則第二次用砂芯漏斗過濾，得到K2FeO4晶體；普通漏斗成分為SiO2，易與氫氧化鉀反應而被腐蝕；②由于乙醇易揮發，乙醇揮發時帶走水分，可以防止K2FeO4與水發生反應，所以晶體用乙醇洗滌。