Question

【題目】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。其生產工藝流程如下：

請回答下列問題：

（1）寫出向KOH溶液中通入足量Cl2發生反應的離子方程式___________。

（2）在溶液Ⅰ中加入KOH固體的目的是________(填編號)。

A．為下一步反應提供堿性的環境

B．使KClO3轉化為KClO

C．與溶液Ⅰ中過量的Cl2繼續反應，生成更多的KClO

D．KOH固體溶解時會放出較多的熱量，有利于提高反應速率

（3）從溶液Ⅱ中分離出K2FeO4后，還會有副產品KNO3，KCl,則反應③中發生的離子反應方程式為________。每制得59.4克K2FeO4,理論上消耗氧化劑的物質的量為________mol。

（4）高鐵酸鉀(K2FeO4)作為水處理劑的一個優點是能與水反應生成膠體吸附雜質，配平該反應的離子方程式： FeO42-+ H2O= Fe(OH)3(膠體)+ O2↑+ OH-。___________

（5）從環境保護的角度看，制備K2FeO4較好的方法為電解法，其裝置如圖所示。電解過程中陽極的電極反應式為_____________。

Answer 1

【答案】 2OH-+Cl2=ClO-+Cl-+H2O AC 2Fe3++3C1O-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O 0.45 4FeO42-+10H2O4Fe(OH)3(膠體)+3O2↑+8OH- Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O

【解析】足量Cl2通入和KOH溶液中，溫度低時發生反應Cl2+2OH－=Cl－+ClO－+H2O，Cl2+H2O=H＋+Cl－+HClO，向溶液I中加入KOH，使氯氣完全反應，且將溶液轉化為堿性溶液，只有堿性條件下次氯酸根離子才能和鐵離子發生氧化還原反應生成高鐵酸根離子，除去KCl得到堿性的KClO濃溶液，向堿性的KClO濃溶液中加入90%的Fe（NO3）3溶液，發生反應2Fe3＋+3ClO－+10OH－=2FeO42－+3Cl－+5H2O，得到溶液II，純化得到濕產品，將濕產品洗滌、干燥得到晶體K2FeO4，

（1）KOH溶液和足量Cl2發生反應生成KCl、KClO和H2O，離子方程式為Cl2+2OH－=Cl－+ClO－+H2O，Cl2+H2O=H＋+Cl－+HClO；（2）KOH和氯氣反應生成KClO，除去未反應的氯氣，且只有堿性條件下，鐵離子才能和次氯酸根離子發生氧化還原反應生成高鐵酸根離子，所以加入KOH的目的是除去氯氣且使溶液為堿性，故選AC；（3）反應③中鐵離子和次氯酸根粒子發生氧化還原反應生成高鐵酸根離子，離子方程式為2Fe3＋+3ClO－+10OH－=2FeO42－+3Cl－+5H2O；n（K2FeO4）=59.4g/198g·mol－1=0.3mol，根據2Fe3＋+3ClO－+10OH－=2FeO42－+3Cl－+5H2O知，氧化劑的物質的量=0.3mol×3/2=0.45mol。（4）該反應中Fe元素化合價由+6價變為+3價、O元素化合價由-2價變為0價，其轉移電子數為6，根據轉移電子相等、電荷守恒配平方程式為4FeO42－+10H2O=4Fe（OH）3（膠體）+3O2↑+8OH－，故系數為：4；10；4；3；8。（5）在堿性條件下，鐵失去電子被氧化，陽極的電極反應式為Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O。