Question

【題目】實(shí)驗(yàn)小組制備高鐵酸鉀（K2FeO4）并探究其性質(zhì)。

資料：K2FeO4為紫色固體，微溶于KOH溶液；具有強(qiáng)氧化性，在酸性或中性溶液中快速產(chǎn)生O2，在堿性溶液中較穩(wěn)定，下列實(shí)驗(yàn)中用高錳酸鉀與濃鹽酸反應(yīng)制備得到氯氣，然后再將氯氣通入氫氧化鉀溶液中與氫氧化鐵固體充分反應(yīng)而制得產(chǎn)品：

（1）制備K2FeO4（夾持裝置略）

①請(qǐng)寫出該過程中制備氯氣的離子反應(yīng)方程式________________（錳被還原為Mn2+）。

②請(qǐng)根據(jù)高鐵酸鉀制備的原理選擇合適的裝置，連接順序?yàn)?/span>_________→ E →_________。(上述裝置不一定全部用到，裝置可以重復(fù)選用)

③裝置E中反應(yīng)時(shí)需進(jìn)行攪拌，目的是_______________________

④E中得到紫色固體和溶液。E中生成高鐵酸鉀的反應(yīng)為______________；反應(yīng)充分進(jìn)行后，E中溶液中主要的陰離子為__________________

（2）探究K2FeO4的性質(zhì)

取E中紫色溶液，加入稀硫酸，產(chǎn)生黃綠色氣體，得溶液a，經(jīng)檢驗(yàn)氣體中含有Cl2。為證明是否是K2FeO4氧化了Cl－而產(chǎn)生Cl2，設(shè)計(jì)以下方案：

方案Ⅰ	取少量a，滴加KSCN溶液至過量，溶液呈紅色。
方案Ⅱ	用KOH溶液充分洗滌E中所得固體，再用KOH溶液將K2FeO4溶出，得到紫色溶液b。取少量b，滴加鹽酸，有Cl2產(chǎn)生。

①由方案Ⅰ中溶液變紅可知a中含有______離子，但該離子的產(chǎn)生不能判斷一定是K2FeO4將Cl－氧化，還可能由________________產(chǎn)生（用方程式表示）。

②方案Ⅱ可證明K2FeO4氧化了Cl－。用KOH溶液洗滌的目的是______________

Answer 1

【答案】2MnO4- + 16H+ + 10Cl- =2Mn2+ +5Cl2↑+8H2O； F A D 使反應(yīng)物氯氣和固體氫氧化鐵能充分接觸，加快反應(yīng)速率，提高產(chǎn)率。 3Cl2 + 2Fe（OH）3 + 10KOH = 2K2FeO4 + 6KCl + 8H2O Cl-，ClO-，OH-，FeO42- Fe3+ 4FeO42 + 20H+ = 4Fe3+ + 3O2↑ + 10H2O 避免ClO干擾實(shí)驗(yàn)。

【解析】

(1)①用高錳酸鉀和濃鹽酸反應(yīng)制取Cl2，MnO4被還原為Mn2+，Cl被氧化為Cl2，據(jù)此寫出反應(yīng)的離子方程式；
②高錳酸鉀和濃鹽酸反應(yīng)制取Cl2不需要加熱，因此選用F裝置，濃鹽酸會(huì)揮發(fā)產(chǎn)生HCl，使得產(chǎn)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(dá)到除雜的目的，選用裝置A，除去HCl的Cl2進(jìn)入裝置E發(fā)生反應(yīng)制備高鐵酸鉀，最后連接D裝置進(jìn)行尾氣吸收；

③攪拌能使反應(yīng)物氯氣和固體氫氧化鐵充分接觸，加快反應(yīng)速率，提高產(chǎn)率；
④E中得到紫色固體和溶液，紫色固體為K2FeO4，在堿性條件下，Cl2可以氧化Fe(OH)3制取K2FeO4，據(jù)此寫出反應(yīng)方程式，同時(shí)還存在反應(yīng)為Cl2和KOH反應(yīng)，據(jù)此判斷溶液中的陰離子；

(2)①方案I中加入KSCN溶液至過量，溶液呈紅色，說明反應(yīng)產(chǎn)生Fe3+，但該離子的產(chǎn)生不能判斷一定是K2FeO4將Cl氧化，注意K2FeO4在堿性溶液中穩(wěn)定，酸性溶液中快速產(chǎn)生O2，自身轉(zhuǎn)化為Fe3+；

②方案II可證明K2FeO4氧化了Cl，使用KOH溶液溶出K2FeO4晶體，可以使K2FeO4穩(wěn)定析出，并且除去ClO離子，防止在酸性條件下ClO和Cl反應(yīng)產(chǎn)生Cl2干擾實(shí)驗(yàn)。

(1)①用高錳酸鉀和濃鹽酸反應(yīng)制取Cl2，MnO4被還原為Mn2+，Cl被氧化為Cl2，據(jù)此寫出反應(yīng)的離子方程式：2MnO4-+16H++10Cl-=2Mn2+ +5Cl2↑+8H2O；

故答案為：2MnO4-+16H++10Cl-=2Mn2+ ++5Cl2↑+8H2O；
②高錳酸鉀和濃鹽酸反應(yīng)制取Cl2不需要加熱，因此選用F裝置，濃鹽酸會(huì)揮發(fā)產(chǎn)生HCl，使得產(chǎn)生的Cl2中混有HCl，需要除去HCl，可將混合氣體通過盛有飽和食鹽水的洗氣瓶達(dá)到除雜的目的，選用裝置A，除去HCl的Cl2進(jìn)入裝置E發(fā)生反應(yīng)制備高鐵酸鉀，最后連接D裝置進(jìn)行尾氣吸收；

故答案為：F A；D；

③攪拌能使反應(yīng)物氯氣和固體氫氧化鐵充分接觸，加快反應(yīng)速率，提高產(chǎn)率；
故答案為：使反應(yīng)物氯氣和固體氫氧化鐵能充分接觸，加快反應(yīng)速率，提高產(chǎn)率；

④E中得到紫色固體和溶液，紫色固體為K2FeO4，在堿性條件下，Cl2可以氧化Fe(OH)3制取K2FeO4，反應(yīng)方程式為：3Cl2+2Fe（OH）3+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H2O，同時(shí)還存在反應(yīng)為Cl2和KOH反應(yīng)：Cl2 + 2KOH= KCl + KClO + H2O，因此E溶液中主要的陰離子為Cl-，ClO-，OH-，FeO42-；

故答案為：3Cl2 + 2Fe（OH）3 + 10KOH = 2K2FeO4 + 6KCl + 8H2O； Cl-，ClO-，OH-，FeO42-。
(2)①方案I中加入KSCN溶液至過量，溶液呈紅色，說明反應(yīng)產(chǎn)生Fe3+，但該離子的產(chǎn)生不能判斷一定是K2FeO4將Cl氧化，注意K2FeO4在堿性溶液中穩(wěn)定，酸性溶液中快速產(chǎn)生O2，自身轉(zhuǎn)化為Fe3+，反應(yīng)為4FeO42+20H+=4Fe3++3O2↑+10H2O；
故答案為：Fe3+；4FeO42 + 20H+ = 4Fe3+ + 3O2↑ + 10H2O；
②方案II可證明K2FeO4氧化了Cl， 使用KOH溶液溶出K2FeO4晶體，可以使K2FeO4穩(wěn)定析出，同時(shí)考慮到K2FeO4表面可能吸附ClO，ClO在酸性條件下可與Cl反應(yīng)生成Cl2，從而干擾實(shí)驗(yàn)，所以用KOH溶液洗滌的目的是：避免ClO干擾實(shí)驗(yàn)；
故答案為：避免ClO干擾實(shí)驗(yàn)。