Question

高鐵酸鉀（K₂FeO₄）是集氧化、吸附、絮凝于一體的新型多功能水處理劑，其生產工藝如下：
已知：①2KOH+Cl₂=KCl+KClO+H₂O（條件：溫度較低）
②6KOH+3C1₂=5KCl+KClO₃+3H₂O（條件：溫度較高）
③2Fe（NO₃）₃+2KC1O+10KOH=2K₂FeO₄+6KNO₃+2KCl+5H₂O
回答下列問題：（1）該工藝應在

 

（填“溫度較高”或“溫度較低”）的情況下進行，
（2）K₂FeO₄可作為新型多功能水處理劑的原因

 

，
（3）在“反應液I”中加KOH固體的目的是①

 

，②為下一步反應提供反應物，
（4）從“反應液II”中分離出K₂FeO₄后，副產品是

 

 （寫化學式），
（5）高鐵電池是一種新型可充電電池，與普通高能電池相比，該電池能長時間保持穩定的放電電壓高鐵電池的總反應3Zn+2K₂FeO₄+8H₂O

放電

充電

3Zn（OH）₂+2Fe（OH）₃+4KOH
①寫出該電池充電時陽極的電極反應式

 

，
②下列敘述正確的是

 

  （填字母）
A．Zn電極在放電時作負極，發生氧化反應
B．該電池放電時，K⁺向負極移動
C．放電時正極有1mol K₂FeO₄被還原，則轉移3mol電子
③用該電池電解200mL 1mol?L^-1 的AgNO₃溶液（用惰性電極），當陰極質量增加2.16g時，被電解溶液的pH為

 

（溶液體積變化忽略不計）．

Answer 1

分析：（1）由①2KOH+Cl₂═KCl+KClO+H₂O（條件：溫度較低）、②6KOH+3Cl₂═5KCl+KClO₃+3H₂O（條件：溫度較高），可知溫度低反應生成KClO；
（2）Fe為+6價，具有強氧化性，且還原產物鐵離子，水解生成膠體，具有吸附性；
（3）“反應液Ⅰ”中加KOH固體，可除去過量氯氣，且為下一步反應提供反應物；
（4）由2Fe（NO₃）₃+2KClO+10KOH═2K₂FeO₄+6KNO₃+3KCl+5H₂O可知，反應的副產物；
（5）①根據充電時陽極發生氧化反應及電池的總反應寫出陽極發生的電極反應式；
②根據原電池工作原理、電池總反應進行判斷；
③電解硝酸銀溶液時陰極析出銀，根據銀的物質的量計算出溶液中的氫離子濃度及溶液的pH．

解答：解：（1）由①2KOH+Cl₂═KCl+KClO+H₂O（條件：溫度較低）、②6KOH+3Cl₂═5KCl+KClO₃+3H₂O（條件：溫度較高），可知溫度低反應生成KClO，溫度高不生成KClO，
故答案為：溫度較低；
（2）Fe為+6價，具有強氧化性，且還原產物鐵離子，水解生成膠體，具有吸附性，則K₂FeO₄可作為新型多功能水處理劑的原因為+6價的Fe元素易得電子表現出強氧化性，可殺菌消毒，且還原產物Fe元素為+3價，在水中形成Fe（OH）₃膠體，可吸附水中懸浮物并可使泥沙聚沉，
故答案為：+6價的Fe元素易得電子表現出強氧化性，可殺菌消毒，且還原產物Fe元素為+3價，在水中形成Fe（OH）₃膠體，可吸附水中懸浮物并可使泥沙聚沉；
（3）氯氣與KOH溶液反應時足量，且信息③中的反應在堿性條件，則“反應液Ⅰ”中加KOH固體，可與“反應液I”中過量的Cl₂繼續反應，生成更多的KClO，且為下一步反應提供反應物，
故答案為：與“反應液I”中過量的Cl₂繼續反應，生成更多的KClO； 
（4）由2Fe（NO₃）₃+2KClO+10KOH═2K₂FeO₄+6KNO₃+3KCl+5H₂O可知，分離出K₂FeO₄后，副產品是KNO₃、KCl，
故答案為：KNO₃、KCl；
（5）①充電時陽極發生氧化反應，Fe（OH）₃發生氧化反應生成K₂FeO₄，電極方程式為：Fe（OH）₃+5OH^--3e^-=FeO₄^2-+4H₂O，
故答案為：Fe（OH）₃+5OH^--3e^-=FeO₄^2-+4H₂O；
②A．放電時負極發生氧化反應，電池總反應中放電時鋅化合價升高，所以Zn電極在放電時作負極，故A正確；
B．該電池放電時，電流在溶液中由負極流向正極，所以K⁺向正極移動，故B錯誤；
C．放電時正極鐵元素化合價由+6變成+3，化合價降低了3價，若有1mol K₂FeO₄被還原，則轉移3mol電子，故C正確；
故答案為：A C； 
③2.16g銀的物質的量為：

2.16g

108g/mol

=0.02mol，則溶液中氫氧根離子有0.02mol放電，同時生成了0.02mol氫離子，被電解的溶液中氫離子濃度為：

0.02mol

0.2L

=0.1mol/L，該溶液的pH=1，
故答案為：1．

點評：本題考查K₂FeO₄的制備實驗方案的設計、原電池、電解質工作原理，把握流程中的反應及信息中的反應為解答的關鍵，注意混合物分離提純方法及原電池反應，側重分析能力和知識靈活應用能力的考查，綜合性較強，題目難度中等．