Question

【題目】氯化鐵和高鐵酸鉀都是常見的水處理劑。某興趣小組以鐵屑為原料模擬工業(yè)上制備氯化鐵及進(jìn)一步氧化制備高鐵酸鉀的流程如下:

請回答下列問題:

(1)“氧化”階段通入過量空氣比用氯氣作氧化劑具有的優(yōu)點是____________。

(2)“合成”階段生成Na2FeO4的離子方程式為___________________________。

(3)為了檢驗“氧化”過程中所得FeCl3溶液中是否含有Fe2+，某同學(xué)取少量溶液于試管中，選用下列試劑可以達(dá)到目的的是_______(填字母)。

a.KSCN溶液 b.NaOH溶液 c.K3[Fe(CN)6]溶液 d.苯酚溶液

若選用酸性KMnO4溶液進(jìn)行檢驗，請分析方案是否合理，并說明理由:____________。

(4)常溫下，若使6.4mol/LFeCl3飽和溶液不析出Fe(OH)3，需控制溶液的pH小于____。{已知該實驗條件下，Ksp[(Fe(OH)3]=6.4×10-36}

(5)在不同溫度和不同pH下，FeO42-的穩(wěn)定性如圖所示:

從上圖分析，為了提高“合成”階段Na2FeO4的產(chǎn)率，可采取的實驗條件范圍為______________________。

Answer 1

【答案】選用通入空氣經(jīng)濟(jì)、而氯氣有毒，污染環(huán)境 2Fe3++3ClO-+10OH-==2FeO42-+3C1-+5H2O c 不合理，溶液中的氯離子與KMnO4發(fā)生反應(yīng)，也可以使其褪色 2 控制反應(yīng)溫度≤30℃，pH≥11.50的條件下進(jìn)行

【解析】

根據(jù)亞鐵離子的還原性從環(huán)保及經(jīng)濟(jì)的角度分析選擇合適的氧化劑；根據(jù)題給轉(zhuǎn)化關(guān)系及氧化還原反應(yīng)原理書寫反應(yīng)離子方程式；根據(jù)亞鐵離子及鐵離子的檢驗方法分析解答；根據(jù)題給信息中溫度、pH對物質(zhì)性質(zhì)的影響分析解答。

（1）由于Fe2+具有較強(qiáng)的還原性，所以用空氣氧化比用氯氣氧化好，其優(yōu)點是經(jīng)濟(jì)無污染，故答案為：選用通入空氣經(jīng)濟(jì)、而氯氣有毒，污染環(huán)境；

（2）根據(jù)轉(zhuǎn)化關(guān)系中的物質(zhì)關(guān)系可知，生成Na2FeO4的離子方程式為2Fe3++3ClO-+10OH-==2FeO42-+3C1-+5H2O，故答案為：2Fe3++3ClO-+10OH-==2FeO42-+3C1-+5H2O；

（3）該溶液中主要含有Fe3+，所以a、b、d都不能用，因此檢驗是否含有Fe2+，可選用c；酸性K MnO4溶液也可用于檢驗溶液中是否含有Fe2+，但該溶液中含有Cl-，也能與KMnO4發(fā)生反應(yīng)，使其褪色，所以不合理，故答案為：c ；不合理，溶液中的氯離子與KMnO4發(fā)生反應(yīng)，也可以使其褪色；

（4）為防止Fe3+的水解，從溶液中析出FeCl3固體需要在HC1氣流中蒸發(fā)FeCl3 溶液；已知c(Fe3+)=6.4 mol/L，Ksp[(Fe(OH)3]=6.4×10-36，所以c3(OH-)===1.0×10-36，c(OH-)=1.0×10-12 mol/L，因此溶液中的c(H+)=0.01 mol/L，則pH=2，所以需控制溶液的pH小于2，故答案為：2；

（5）根據(jù)圖象可知，溫度越高，產(chǎn)率越低，所以可控制反應(yīng)溫度低于30℃；而pH越大，產(chǎn)率越高，所以可控制溶液的pH大于11.50，故答案為：控制反應(yīng)溫度≤30℃，pH≥11.50的條件下進(jìn)行。