高鐵*鉀(K2FeO4)是一新型、高效、無毒的多功能水處理劑。（資料）K2FeO4為紫*固體，微溶於KOH溶液...

問題詳情：

高鐵*鉀(K2FeO4)是一新型、高效、無毒的多功能水處理劑。

（資料）K2FeO4為紫*固體，微溶於KOH溶液，具有強氧化*，在**或中*溶液中快速產生O2，在鹼*溶液中較穩定。

（1）製備K2FeO4。

①A為製取*氣發生裝置，其中盛放濃鹽*的儀器名稱為___________。

②除雜裝置B中的試劑為___________。

③C為製備K2FeO4裝置，KOH溶液過量的原因是___________。

④D為尾氣處理裝置，發生反應的離子方程式為___________。

（2）探究 K2FeO4的*質。取C中紫*溶液，加入稀硫*，產生黃綠*氣體，得溶液a，經檢驗氣體中含有Cl2。為*K2FeO4能否氧化Cl－而產生Cl2，設計以下方案：

①由方案I中溶液變紅可知a中含有___________。該離子的產生___________(填“能”或“不能”)判斷一定是由K2FeO4被Cl－還原而形成的。

②方案Ⅱ用KOH溶液洗滌的目的是___________。方案Ⅱ得出氧化*：Cl2___________FeO42－(填“>”或“<”)

（3）使用時經常通過測定高鐵*鉀的純度來判斷其是否變質。K2FeO4在硫*溶液中反應如下：_______ FeO42－+______H+===_______O2↑+________Fe3++________(配平及完成上述離子方程式)________。現取C中洗滌並乾燥後樣品的質量10g，加入稀硫*，收集到0.672L氣體(標準狀況下)。則樣品中高鐵*鉀的質量分數約為___________。(計算結果保留到0.1%)

【回答】

分液漏斗    飽和*化*溶液    K2FeO4微溶於KOH溶液，在鹼*溶液中較穩定(或有利於生成K2FeO4)    Cl2+2OH−=Cl−+ClO−+H2O    Fe3+    不能    排除ClO−的干擾，防止干擾後續實驗    <     4  FeO42-+  20 H+= 3 O2↑+ 4 Fe3++ 10H2O     79.2%    

【解析】

（1）①A為*氣發生裝置，由高錳*鉀和濃鹽*反應制取得到Cl2；

②裝置B為除雜裝置，濃鹽*會揮發出HCl氣體，使得產生的Cl2中混有HCl，需要除去HCl，可將混合氣體通過飽和食鹽水達到除雜的目的；

③C為製備K2FeO4裝置，根據題目信息解答；

④通過鹼液吸收尾氣，寫出離子方程式。

（2）①方案I中加入KSCN溶液至過量，溶液呈紅*，説明反應產生Fe3＋，但該離子的產生不能判斷一定是K2FeO4將Cl－氧化，注意K2FeO4在鹼*溶液中穩定，**溶液中快速產生O2，自身轉化為Fe3＋；

②方案Ⅱ可*K2FeO4氧化了Cl－，使用KOH溶液溶出K2FeO4晶體，可以使K2FeO4穩定析出，並且除去ClO－離子，防止在**條件下ClO－和Cl－反應產生Cl2干擾實驗；Fe（OH）3在鹼*條件下被Cl2氧化為FeO42－，可以説明Cl2的氧化*大於FeO42－，而方案Ⅱ實驗表明，Cl2和FeO42－的氧化*強弱關係相反，方案Ⅱ是FeO42－在**條件下氧化Cl－生成Cl2，注意兩種反應體系所處*鹼*介質不一樣；

（3）利用質量守恆定律和電子守恆來配*應的化學方程式並進行相關計算；

【詳解】

（1）①A為*氣發生裝置，由高錳*鉀和濃鹽*反應制取得到Cl2，其中盛放濃鹽*的儀器名稱為分液漏斗；

②裝置B為除雜裝置，反應使用濃鹽*，濃鹽*會揮發產生HCl，使得產生的Cl2中混有HCl，需要除去HCl，可將混合氣體通過飽和食鹽水達到除雜的目的；

③ 根據題目信息可知，K2FeO4微溶於KOH溶液，在鹼*溶液中較穩定(或有利於生成K2FeO4 )；

④通過鹼吸收尾氣，發生反應的離子方程式為：Cl2+2OH−=Cl−+ClO−+H2O。

（2）①方案I中加入KSCN溶液至過量，溶液呈紅*，説明反應產生Fe3＋，但該離子的產生不能判斷一定是K2FeO4將Cl－氧化，注意K2FeO4在鹼*溶液中穩定，**溶液中快速產生O2，自身轉化為Fe3＋，發生反應為：4FeO42－+20H＋═4Fe3＋+3O2↑+10H2O；

②方案Ⅱ可*K2FeO4氧化了Cl－，使用KOH溶液溶出K2FeO4晶體，可以使K2FeO4穩定析出，同時考慮到K2FeO4表面可能吸附ClO－，ClO－在**條件下可與Cl－反應生成Cl2，從而干擾實驗，所以用KOH溶液洗滌的目的是：使K2FeO4穩定溶出，並把K2FeO4表面吸附的ClO－除盡，防止ClO－與Cl－在**條件下反應產生Cl2，避免ClO－干擾實驗；Fe（OH）3在鹼*條件下被Cl2氧化為FeO42－，可以説明Cl2的氧化*大於FeO42－，而方案Ⅱ實驗表明，Cl2和FeO42－的氧化*強弱關係相反，方案Ⅱ是FeO42－在**條件下氧化Cl－生成Cl2，兩種反應體系所處*鹼*介質不一樣，所以可以説明溶液*鹼*會影響粒子氧化*的強弱，方案Ⅱ得出氧化*：Cl2<FeO42－。

（3）反應中FeO42－→ Fe3+，Fe元素從+6價降到+3價，得3個電子，O元素從-2價升高到0價，失去2個電子，根據得失電子守恆，FeO42-的計量數為4，O2的計量數為3，再根據原子守恆配平方程式為：  4  FeO42-+  20 H+= 3 O2↑+ 4 Fe3++ 10H2O ；

4  FeO42-+  20 H+= 3 O2↑+ 4 Fe3++ 10H2O得：

4K2FeO4～  ～3O2↑

792            96

x              0.672L×1.429g·L－1

792/x=96/0.672L×1.429g·L－1

   x≈7.92g．

則樣品中高鐵*鉀的質量分數為：

7.92g÷10g×100%=79.2%。

知識點：氧化還原反應方程式的配平

題型：實驗,探究題