Question

高氯酸鉀廣泛用于火箭及熱電池業(yè)．實(shí)驗(yàn)室制取高氯酸鉀的步驟為：稱(chēng)取一定質(zhì)量的KCl、NaClO₄溶解，然后混合，經(jīng)冷卻、過(guò)濾、濾出晶體用蒸餾水多次洗滌及真空干燥得到．
有關(guān)物質(zhì)溶解度與溫度的關(guān)系表

溫度 溶解度 化學(xué)式	0℃	10℃	20℃	30℃	40℃
KClO4	0.76	1.06	1.68	2.56	3.73
KCl	28	31.1	34.2	37.2	40.1
NaClO4	167	183	201	222	245

（1）寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)室制取高氯酸鉀的化學(xué)方程式：

 

；用蒸餾水多次洗滌晶體的目的是

 

．
（2）Fe和KClO₄反應(yīng)放出的熱量能為熔融鹽電池提供550～660℃的溫度，使低熔點(diǎn)鹽熔化導(dǎo)電，從而激活電池，這類(lèi)電池稱(chēng)為熱電池．Li/FeS₂熱電池工作時(shí)，Li轉(zhuǎn)變?yōu)榱蚧�鋰，F(xiàn)eS₂轉(zhuǎn)變?yōu)殍F，該電池工作時(shí)，電池總反應(yīng)為

 

．
（3）Fe和KClO₄作為熱電池加熱材料的供熱原理為：KClO₄（s）+4Fe（s）═KCl（s）+4FeO（s）；△H＜0．
①600℃時(shí)FeO可部分分解生成Fe₃O₄，寫(xiě)出有關(guān)的化學(xué)方程式：

 

．
②稱(chēng)取一定質(zhì)量上述加熱材料反應(yīng)后的混合物（假定只含氯化鉀一種鉀鹽）于燒杯中，用蒸餾水充分洗滌、過(guò)濾、干燥，固體質(zhì)量減少了0.43g，在固體中繼續(xù)加入過(guò)量的稀硫酸，微熱讓其充分反應(yīng)，固體完全溶解得到的溶液中加入過(guò)量的NaOH溶液，經(jīng)過(guò)濾、洗凈、干燥，再在空氣中充分灼燒得6.0g棕色固體．求該加熱材料反應(yīng)前鐵和高氯酸鉀的質(zhì)量．（寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程，結(jié)果保留2位有效數(shù)字）

Answer 1

分析：（1）依據(jù)題干信息和圖表中溶解度大小分析判斷寫(xiě)出反應(yīng)化學(xué)方程式；洗滌晶體的目的是洗去晶體表面的雜質(zhì)；
（2）依據(jù)題干信息配平寫(xiě)出電池反應(yīng)；
（3）①依據(jù)反應(yīng)物和產(chǎn)物結(jié)合原子守恒寫(xiě)出化學(xué)方程式；
②依據(jù)題干得到棕色固體為Fe₂O₃，鐵的質(zhì)量可以依據(jù)元素守恒計(jì)算得到；KClO₄（s）+4Fe（s）═KCl（s）+4FeO（s）；反應(yīng)中KClO₄和氯化鉀物質(zhì)的量相同；質(zhì)量減少為氯化鉀質(zhì)量．

解答：解：（1）實(shí)驗(yàn)室制取高氯酸鉀的步驟為：稱(chēng)取一定質(zhì)量的KCl、NaClO₄溶解，然后混合，氯酸鉀溶解度小于氯酸鈉，反應(yīng)得到氯酸鉀，反應(yīng)的化學(xué)方程式為NaClO₄+KCl═KClO₄↓+NaCl；經(jīng)冷卻、過(guò)濾、濾出晶體用蒸餾水多次洗滌及真空干燥得到；洗滌的目的是洗去晶體表面的雜質(zhì)，
故答案為：NaClO₄+KCl═KClO₄↓+NaCl；盡可能除去溶解度較大的雜質(zhì)；
（2）Li/FeS₂熱電池工作時(shí)，Li轉(zhuǎn)變?yōu)榱蚧�鋰，F(xiàn)eS₂轉(zhuǎn)變?yōu)殍F，該電池工作時(shí)失電子的做負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，得到電子的發(fā)生還原反應(yīng)，電池反應(yīng)為：FeS₂+4Li═Fe+2Li₂S，
故答案為：FeS₂+4Li═Fe+2Li₂S；
（3）①600℃時(shí)FeO可部分分解生成Fe₃O₄，依據(jù)元素守恒計(jì)算得到出生成四氧化三鐵外還有鐵，依據(jù)原子守恒配平可得4FeO=Fe₃O₄+Fe，故答案為：4FeO=Fe₃O₄+Fe；
②反應(yīng)過(guò)程中的反應(yīng)為：KClO₄（s）+4Fe（s）═KCl（s）+4FeO（s）；用蒸餾水充分洗滌、過(guò)濾、干燥，固體質(zhì)量減少了0.43g，減少的固體質(zhì)量是氯化鉀的質(zhì)量，n（KClO₄）=n（KCl），在固體中繼續(xù)加入過(guò)量的稀硫酸，微熱讓其充分反應(yīng)，固體完全溶解得到的溶液中加入過(guò)量的NaOH溶液，經(jīng)過(guò)濾、洗凈、干燥，再在空氣中充分灼燒得6.0g棕色固體．固體是Fe₂O₃，n（Fe）=2n（Fe₂O₃），得到：m（Fe）=n（Fe）×56 g?mol^-1=

6.0g

160g/mol

×2×56 g?mol^-1=4.2g，
m（KClO₄）=n（KClO₄）×138.5 g?mol^-1=n（KCl）×138.5 g?mol^-1=

0.43g

74.5g/mol

×138.5 g?mol^-1=0.80g，
故答案為：該加熱材料反應(yīng)前鐵和高氯酸鉀的質(zhì)量分別為4.2g、0.80g．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了物質(zhì)制備反應(yīng)的應(yīng)用，鐵及其化合物性質(zhì)的應(yīng)用，數(shù)據(jù)分析應(yīng)用，溶解度變化的反應(yīng)原理，原電池原理應(yīng)用，混合物和反應(yīng)化學(xué)方程式的計(jì)算應(yīng)用，題目難度較大．