Question

【題目】高鐵酸鉀（K2FeO4）是一種安全性很高的水處理劑，其合成的部分流程如下。

資料：

ⅰ．高鐵酸鉀可溶于水，微溶于濃KOH溶液，在堿性溶液中較穩(wěn)定，在酸性或中性溶液中快速產(chǎn)生O2，且﹢3價(jià)鐵能催化該反應(yīng)。

ⅱ．次氯酸鉀容易分解，2KClO2KCl＋O2。

（1）實(shí)驗(yàn)室使用高錳酸鉀與濃鹽酸制備氯氣時(shí)，應(yīng)選擇下列裝置中的_______。

（2）寫(xiě)出步驟①的離子反應(yīng)方程式_________________________________ 。

（3）加入KOH固體是為了過(guò)濾除鹽，過(guò)濾除去的是__________________________________。

（4）相同投料比、相同反應(yīng)時(shí)間內(nèi)，反應(yīng)溫度對(duì)高鐵酸鉀產(chǎn)率的影響如圖1所示：

請(qǐng)分析高鐵酸鉀產(chǎn)率隨溫度變化的原因：________________ 。

（5）相同投料比、相同反應(yīng)時(shí)間內(nèi)，硝酸鐵濃度對(duì)產(chǎn)率的影響如圖2所示：

當(dāng)Fe3+濃度大于2.0mol/L時(shí)，高鐵酸鉀產(chǎn)率變化的原因可能是：_________________________________________。

（6）高鐵酸鉀可用于除去水體中Mn(＋2價(jià)），生成Mn（＋4價(jià)）和Fe（＋3價(jià)）。一定條件下，除去水體中1.1gMn（＋2價(jià)），當(dāng)去除率為90%時(shí)，消耗高鐵酸鉀的物質(zhì)的量為______mol。

Answer 1

【答案】B 溫度5℃≤T≤25℃時(shí)，溫度升高速率加快，導(dǎo)致產(chǎn)率逐漸增加；T＞25℃時(shí)，溫度升高，次氯酸鉀分解加劇，濃度減小，反應(yīng)速率減慢，導(dǎo)致產(chǎn)率下降 Fe3+的濃度過(guò)高催化了K2FeO4分解，導(dǎo)致產(chǎn)率下降 0.012

【解析】

向KOH溶液中通入Cl2發(fā)生歧化反應(yīng)生成KClO以及KCl，KCl對(duì)于后續(xù)合成高鐵酸鉀沒(méi)有幫助，因此在第二步加入KOH固體時(shí)被除去；第三步，向溶液中加入硝酸鐵，開(kāi)始反應(yīng)生成K2FeO4；題干中指出，高鐵酸鉀在堿性溶液中較穩(wěn)定，在酸性溶液中會(huì)分解，并且Fe3+會(huì)催化該反應(yīng)，因此，加硝酸鐵時(shí)，量不能過(guò)多，避免Fe3+濃度過(guò)高，使K2FeO4分解；題干中還指出，KClO不穩(wěn)定，因此在步驟三中，溫度要控制得當(dāng)，過(guò)低時(shí)反應(yīng)速率太慢，過(guò)高時(shí)會(huì)加劇KClO分解，也不利于制備。

(1)濃鹽酸與高錳酸鉀反應(yīng)制備Cl2，由于高錳酸鉀易溶于水，所以可以認(rèn)為是液體反應(yīng)，因此裝置A不可行；裝置C中的塑料板也沒(méi)有阻攔高錳酸鉀的作用，C裝置也不可行；故應(yīng)選用B裝置；

(2)第一步即向KOH溶液中通Cl2，發(fā)生的離子反應(yīng)方程式為：；

(3)通過(guò)分析可知，第二步加KOH目的是除去KCl；

(4)通過(guò)分析可知，溫度5℃≤T≤25℃時(shí)，溫度升高速率加快，導(dǎo)致產(chǎn)率逐漸增加；T＞25℃時(shí)，溫度升高，次氯酸鉀分解加劇，ClO-濃度減小，反應(yīng)速率減慢，導(dǎo)致產(chǎn)率下降；

(5)通過(guò)分析可知，Fe3+的濃度過(guò)高催化了K2FeO4分解，導(dǎo)致產(chǎn)率下降；

(6)由題可知，K2FeO4除Mn(+2價(jià))時(shí)，K2FeO4和Mn(+2價(jià))的物質(zhì)的量之比為2:3；去除率為90%時(shí)，水體中的1.1gMn(+2價(jià))被去除了0.018mol，所以消耗的K2FeO4的物質(zhì)的量為0.012mol。