高鐵酸鉀是一種高效的多功能水處理劑,具有氧化、吸附、絮凝、、助凝、殺菌、除臭等作用,高鐵酸鉀的開(kāi)發(fā)和利用正日益顯示出其廣闊的應(yīng)用前景。其制備流程如下:

試回答下列問(wèn)題

(1)反應(yīng)器中,NaOH、NaClO、Fe(NO3)3發(fā)生反應(yīng)生成Na2FeO4,完成并配平下列離子反應(yīng)方程式:

□Fe3++□ClO+□OH ==□FeO42─+□Cl+□___________

(2)次氯酸鈉濃度對(duì)高鐵酸鉀產(chǎn)率有一定影響,當(dāng)NaClO濃度為298g/L時(shí),高鐵酸鈉的產(chǎn)率最高,此時(shí)NaClO的物質(zhì)的量濃度為_(kāi)______________。

(3)你認(rèn)為操作①能夠發(fā)生轉(zhuǎn)化的原因是__________,慢慢滴加的原因的是___________。

(4)操作②如果溫度過(guò)高會(huì)造成高鐵酸鉀的分解,高鐵酸鉀受熱分解時(shí)生成金屬氧化物和氧氣,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_________________。

(5)可以用電化學(xué)法制取Na2FeO4,其裝置如圖所示,則陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為                       ;

陰極的電極反應(yīng)式為_(kāi)_____________;電解一段時(shí)間后溶OH的濃度會(huì)_________(填“升高”、“降低”

或“不變”)。

 

【答案】

(1) 2Fe3++3ClO+10OH=2FeO42─+3Cl+5H2O

(2)4mol/L(少單位扣1分)

(3)此條件下,高鐵酸鉀的溶解度小于高鐵酸鈉的;為了使反應(yīng)充分(1分)。

(4)4K2FeO42K2O+2Fe2O3+3O2↑(缺少條件扣1分)

(5)Fe+8OH─6e=FeO42+4H2O;2H++2e=H2↑(或2H2O+2e=2OH+H2↑);降低(1分)

【解析】

試題分析:(1)根據(jù)反應(yīng)可知,鐵元素的化合價(jià)從+3價(jià)升高到+6價(jià),失去3個(gè)電子。氯元素的化合價(jià)從+1價(jià)降低到-1價(jià),得到2個(gè)電子。因此根據(jù)電子得失守恒可知,氧化劑次氯酸鈉和還原劑硝酸鐵的物質(zhì)的量之比是3:2,根據(jù)電荷守恒可知OH的計(jì)量數(shù)是10,根據(jù)原子守恒可知,生成物中還有水生成,所以反應(yīng)的離子方程式為2Fe3++3ClO+10OH=2FeO42─+3Cl+5H2O。

(2)NaClO濃度為298g/L,即1L溶液中含有次氯酸鈉的質(zhì)量是298g物質(zhì)的量=298g÷74.5g/mol=4mol,因此次氯酸鈉的物質(zhì)的量濃度=4mol÷1L=4mol/L。

(3)操作1是向高鐵酸鈉中溶液慢慢滴加飽和氫氧化鉀溶液即可以得到高鐵酸鉀,因此根據(jù)沉淀容易向生成更難溶的方向轉(zhuǎn)化可知,在此條件下,高鐵酸鉀的溶解度小于高鐵酸鈉的;為了使反應(yīng)充分小于慢慢滴加氫氧化鉀飽和溶液,以提高原料利用率。

(4)高鐵酸鉀受熱分解時(shí)生成金屬氧化物和氧氣,其中氧元素的化合價(jià)從-2價(jià)升高到0價(jià),因此氧氣是氧化產(chǎn)物,則鐵元素的化合價(jià)必然降低生成氧化鐵,另外還有氧化鉀產(chǎn)生,反應(yīng)的化學(xué)方程式為4K2FeO42K2O+2Fe2O3+3O2↑。

(5)電解池陽(yáng)極失去電子,發(fā)生氧化反應(yīng)。鐵與電源的正極相連,做陽(yáng)極,因此鐵失去電子結(jié)合溶液中的OH生成FeO42,因此陽(yáng)極電極反應(yīng)式為Fe+8OH ─6e=FeO42+4H2O;電解池陰極得到電子,發(fā)生還原反應(yīng),則在該電解池中溶液中的氫離子在陰極得到電子,電極反應(yīng)式為2H++2e=H2↑;根據(jù)陰陽(yáng)極的電極反應(yīng)式可知該電池反應(yīng)的總反應(yīng)方程式為Fe+2OH+2H2O FeO42+3H2↑,這說(shuō)明在反應(yīng)過(guò)程中溶液中OH的濃度降低。

考點(diǎn):考查高碳酸鹽的制備實(shí)驗(yàn)探究、實(shí)驗(yàn)條件控制、氧化還原反應(yīng)方程式配平、物質(zhì)的量濃度計(jì)算以及電解原理的應(yīng)用與計(jì)算

 

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

(2011?江蘇一模)高鐵酸鉀是一種高效的多功能的水處理劑.工業(yè)上常采用NaClO氧化法生產(chǎn),原理為:3NaClO+2Fe(NO33+10NaOH=2Na2FeO4↓+3NaCl+6NaNO3+5H2O,Na2FeO4+2KOH=K2FeO4+2NaOH,主要的生產(chǎn)流程如下:

(1)寫(xiě)出反應(yīng)①的離子方程式
Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O
Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O

(2)流程圖中“轉(zhuǎn)化”是在某低溫下進(jìn)行的,說(shuō)明此溫度下Ksp(K2FeO4
Ksp(Na2FeO4)(填“>”或“<”或“=”).
(3)反應(yīng)的溫度、原料的濃度和配比對(duì)高鐵酸鉀的產(chǎn)率都有影響.
圖1為不同的溫度下,F(xiàn)e(NO33不同質(zhì)量濃度對(duì)K2FeO4生成率的影響;
圖2為一定溫度下,F(xiàn)e(NO33質(zhì)量濃度最佳時(shí),NaClO濃度對(duì)K2FeO4生成率的影響.
①工業(yè)生產(chǎn)中最佳溫度為
26
26
℃,此時(shí)Fe(NO33與NaClO兩種溶液最佳質(zhì)量濃度之比為
1.2
1.2

②若NaClO加入過(guò)量,氧化過(guò)程中會(huì)生成Fe(OH)3,寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式:
3ClO-+Fe3++3H2O=Fe(OH)3↓+3HClO
3ClO-+Fe3++3H2O=Fe(OH)3↓+3HClO

③若Fe(NO33加入過(guò)量,在堿性介質(zhì)中K2FeO4與Fe3+發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成K3FeO4,此反應(yīng)的離子方程式:
2FeO42-+Fe3++8OH-=3FeO43-+4H2O
2FeO42-+Fe3++8OH-=3FeO43-+4H2O

(4)K2FeO4 在水溶液中易水解:4FeO42-+10H2O?4Fe(OH)3+8OH-+3O2↑.在“提純”K2FeO4中采用重結(jié)晶、洗滌、低溫烘干的方法,則洗滌劑最好選用
B
B
溶液(填序號(hào)).
A.H2O   B.CH3COONa、異丙醇   C.NH4Cl、異丙醇   D.Fe(NO33、異丙醇.

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源:2011-2012學(xué)年江蘇省高三12月階段性測(cè)試化學(xué)試卷(解析版) 題型:填空題

高鐵酸鉀是一種高效的多功能水處理劑,具有氧化、吸附、絮凝、、助凝、殺菌、除臭等作用,高鐵酸鉀的開(kāi)發(fā)和利用正日益顯示出其廣闊的應(yīng)用前景。其制備路線如下:

試回答下列問(wèn)題

(1)操作①后的混合液中加入NaOH溶液的作用是:                            。

最后用異丙醇洗滌產(chǎn)品的目的是                                             。  

(2) 操作②與操作③相同,該操作名稱(chēng)是:___________________。

(3)反應(yīng)器中,NaOH、NaClO及Fe(NO3)3反應(yīng)的離子方程式為: _____________________。

(4)次氯酸鈉濃度對(duì)高鐵酸鉀產(chǎn)率有一定影響(下圖甲),當(dāng)高鐵酸鉀產(chǎn)率最高時(shí),NaClO的物質(zhì)的量濃度約為_(kāi)________。(計(jì)算結(jié)果保留一位小數(shù))

 

(5)從環(huán)境保護(hù)的角度看,制備中間產(chǎn)物Na2FeO4較好的方法為電化學(xué)法,其裝置如圖乙所示,則陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為                                               

 

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源:2011-2012學(xué)年安徽省高三上學(xué)期第一次月考化學(xué)試卷 題型:實(shí)驗(yàn)題

高鐵酸鉀是一種高效的多功能水處理劑,具有氧化、吸附、絮凝、、助凝、殺菌、除臭等作用,高鐵酸鉀的開(kāi)發(fā)和利用正日益顯示出其廣闊的應(yīng)用前景。其制備路線如下:

試回答下列問(wèn)題

(1)操作①攪拌的目的是:                                                      。

(2)操作②與操作③相同,該操作名稱(chēng)是:___________________。

(3)反應(yīng)器中, NaOH、NaClO及Fe(NO3)3反應(yīng)的離子方程式為: _______________________。

(4)次氯酸鈉濃度對(duì)高鐵酸鉀產(chǎn)率有一定影響,當(dāng)高鐵酸鉀產(chǎn)率最高時(shí),NaClO的物質(zhì)的量濃度約為_(kāi)________。(計(jì)算結(jié)果保留一位小數(shù))

 

(5)從環(huán)境保護(hù)的角度看,制備中間產(chǎn)物Na2FeO4較好的方法為電化學(xué)法,其裝置如圖乙所示,則陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為                                                   。

 

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源:2010-2011學(xué)年江蘇省蘇錫常鎮(zhèn)四市高三調(diào)研測(cè)試(一)化學(xué)試卷 題型:填空題

(12分)高鐵酸鉀是一種高效的多功能的水處理劑。工業(yè)上常采用NaClO氧化法生產(chǎn),原理為:

3NaClO + 2Fe(NO3)3 + 10NaOH=2Na2FeO4↓+ 3NaCl + 6NaNO3 + 5H2O

Na2FeO4+2KOH=K2FeO4+2NaOH

主要的生產(chǎn)流程如下:

(1)寫(xiě)出反應(yīng)①的離子方程式_____________________________。

(2)流程圖中“轉(zhuǎn)化”是在某低溫下進(jìn)行的,說(shuō)明此溫度下Ksp(K2FeO4) _________ Ksp(Na2FeO4)(填“>”或“<”或“=”)。

(3)反應(yīng)的溫度、原料的濃度和配比對(duì)高鐵酸鉀的產(chǎn)率都有影響。

圖1為不同的溫度下,F(xiàn)e(NO3)3不同質(zhì)量濃度對(duì)K2FeO4生成率的影響;

圖2為一定溫度下,F(xiàn)e(NO3)3質(zhì)量濃度最佳時(shí),NaClO濃度對(duì)K2FeO4生成率的影響。

①工業(yè)生產(chǎn)中最佳溫度為_(kāi)______℃,此時(shí)Fe(NO3)3與NaClO兩種溶液最佳質(zhì)量濃度之比為_(kāi)______。

②若NaClO加入過(guò)量,氧化過(guò)程中會(huì)生成Fe(OH)3,寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式:

 ____________________________________________________。

若Fe(NO3)3加入過(guò)量,在堿性介質(zhì)中K2FeO4與Fe3+發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成K3FeO4,此反應(yīng)的離子方程式:____________________________________。

(4)K2FeO4 在水溶液中易水解:4FeO42—+10H2O4Fe(OH)3+8OH—+3O2↑。在“提純”K2FeO4中采用重結(jié)晶、洗滌、低溫烘干的方法,則洗滌劑最好選用_______溶液(填序號(hào))。

A.H2O   B.CH3COONa、異丙醇   C.NH4Cl、異丙醇   D.Fe(NO3)3、異丙醇

 

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