Question

5．高鐵酸鉀（K₂FeO₄）是新型多功能水處理劑，堿性條件下性質(zhì)穩(wěn)定，其生產(chǎn)過程如圖：

請回答下列問題：
（1）氯堿工業(yè)制Cl₂的化學(xué)反應(yīng)方程式2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑；
（2）生成“反應(yīng)液Ⅱ”的離子方程式是3ClO^-+2Fe³⁺+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
（3）使用堿性KClO的原因是KClO氧化性強(qiáng)于K₂FeO₄；
（4）從“反應(yīng)液Ⅱ”中分離出K₂FeO₄后，副產(chǎn)品是KCl和KNO₃（填化學(xué)式），該混合物可用D方法分離提純（填字母序號）；
A．過濾         B．分液          C．蒸餾           D．重結(jié)晶
（5）工業(yè)生產(chǎn)3.96t K₂FeO₄，理論上消耗Cl₂的物質(zhì)的量為3.00×10⁴mol．

Answer 1

分析 足量Cl₂通入和KOH溶液中，溫度低時(shí)發(fā)生反應(yīng)Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O，向溶液I中加入KOH，使氯氣完全反應(yīng)，且將溶液轉(zhuǎn)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(fā)生氧化還原反應(yīng)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濃溶液中加入濃Fe（NO₃）₃溶液，發(fā)生反應(yīng)2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，得到溶液II，純化得到濕產(chǎn)品，將濕產(chǎn)品洗滌、干燥得到晶體K₂FeO₄，以此解答該題．

解答 解：（1）工業(yè)用電解飽和食鹽水制備氯氣，方程式為2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$ 2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，故答案為：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$ 2NaOH+H₂↑+Cl₂↑；
（2）Fe（NO₃）₃溶液與堿性KClO溶液反應(yīng)生成高鐵酸鉀和氯化鉀，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Fe（NO₃）₃+3KClO+10KOH=2K₂FeO₄+3KCl+6KNO₃+5H₂O，
對應(yīng)的離子反應(yīng)方程式為3ClO^-+2Fe³⁺+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，
故答案為：3ClO^-+2Fe³⁺+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
（3）K₂FeO₄堿性條件下穩(wěn)定，且KClO氧化性強(qiáng)于K₂FeO₄，可氧化鐵離子生成K₂FeO₄，為了得到穩(wěn)定的目標(biāo)道白，應(yīng)選擇使用堿性KClO，
故答案為：KClO氧化性強(qiáng)于K₂FeO₄；
（4）由工藝流程及③可知，從“反應(yīng)液II”中分離出K₂FeO₄后，會有副產(chǎn)品KNO₃、KCl，根據(jù)二者的溶解度隨溫度變化情況，選擇用重結(jié)晶的方法進(jìn)行分離，
故答案為：KNO₃； D；
（5）根據(jù)反應(yīng)Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O和2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，可得關(guān)系式2K₂FeO₄～3Cl₂，3.96tK₂FeO₄的物質(zhì)的量為2×10⁴mol，根據(jù)關(guān)系式可知氯氣的物質(zhì)的量為3.00×10⁴mol，
故答案為：3.00×10⁴．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)的分離和提純，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生分析、計(jì)算能力和思維的縝密性，涉及氧化還原反應(yīng)方程式的配平、離子方程式的書寫，會從整體上分析物質(zhì)分離流程，知道每一步發(fā)生的反應(yīng)及基本操作，題目難度不大．