Question

【化學(xué)--選修2：化學(xué)與技術(shù)】
高鐵酸鉀（K₂FeO₄）是一種集氧化、吸附、絮凝于一體的新型多功能水處理劑．其生產(chǎn)工藝如下：
已知：①2KOH+Cl₂═KCl+KClO+H₂O（條件：溫度較低）；②6KOH+3Cl₂═5KCl+KClO₃+3H₂O（條件：溫度較高）；③2Fe（NO₃）₃+2KClO+10KOH═2K₂FeO₄+6KNO₃+3KCl+5H₂O．
回答下列問題：
（1）該生產(chǎn)工藝應(yīng)在

 

（填“溫度較高”或“溫度較低”）的情況下進(jìn)行；
（2）寫出工業(yè)上制取Cl₂的化學(xué)方程式

 

；
（3）K₂FeO₄可作為新型多功能水處理劑的原因

 

；
（4）與MnO₂-Zn電池類似，K₂FeO₄-Zn也可以組成堿性電池，K₂FeO₄在電池中作為正極材料，其電極反應(yīng)式為

 

，該電池總反應(yīng)的離子方程式為

 

．
（5）在“反應(yīng)液Ⅰ”中加KOH固體的目的是①

 

，②

 

；
（6）從“反應(yīng)液Ⅱ”中分離出K₂FeO₄后，副產(chǎn)品是

 

（寫化學(xué)式）．

Answer 1

考點(diǎn)：制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),常見化學(xué)電源的種類及其工作原理,物質(zhì)的分離、提純的基本方法選擇與應(yīng)用

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：（1）由①2KOH+Cl₂═KCl+KClO+H₂O（條件：溫度較低）、②6KOH+3Cl₂═5KCl+KClO₃+3H₂O（條件：溫度較高），可知溫度低反應(yīng)生成KClO；
（2）工業(yè)上制取Cl₂，電解飽和食鹽水；
（3）Fe為+6價(jià)，具有強(qiáng)氧化性，且還原產(chǎn)物鐵離子，水解生成膠體，具有吸附性；
（4）Zn在負(fù)極上失去電子，K₂FeO₄在電池中作為正極材料，在正極上得到電子；
（5）“反應(yīng)液Ⅰ”中加KOH固體，可除去過量氯氣，且為下一步反應(yīng)提供反應(yīng)物；
（6）由2Fe（NO₃）₃+2KClO+10KOH═2K₂FeO₄+6KNO₃+3KCl+5H₂O可知，反應(yīng)的副產(chǎn)物．

解答： 解：（1）由①2KOH+Cl₂═KCl+KClO+H₂O（條件：溫度較低）、②6KOH+3Cl₂═5KCl+KClO₃+3H₂O（條件：溫度較高），可知溫度低反應(yīng)生成KClO，溫度高不生成KClO，故答案為：溫度較低；
（2）工業(yè)上制取Cl₂，電解飽和食鹽水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaCl+2H₂O

電解  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，故答案為：2NaCl+2H₂O

電解  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑；
（3）Fe為+6價(jià)，具有強(qiáng)氧化性，且還原產(chǎn)物鐵離子，水解生成膠體，具有吸附性，則K₂FeO₄可作為新型多功能水處理劑的原因?yàn)?6價(jià)的Fe元素易得電子表現(xiàn)出強(qiáng)氧化性，可殺菌消毒，且還原產(chǎn)物Fe元素為+3價(jià)，在水中形成Fe（OH）₃膠體，可吸附水中懸浮物并可使泥沙聚沉，
故答案為：+6價(jià)的Fe元素易得電子表現(xiàn)出強(qiáng)氧化性，可殺菌消毒，且還原產(chǎn)物Fe元素為+3價(jià)，在水中形成Fe（OH）₃膠體，可吸附水中懸浮物并可使泥沙聚沉；
（4）K₂FeO₄在電池中作為正極材料，在正極上得到電子，正極反應(yīng)為FeO₄^2-+3e^-+4H₂O=Fe（OH）₃+5OH^-，電池總反應(yīng)為2FeO₄^2-+8H₂O+3Zn=2Fe（OH）₃+3Zn（OH）₃+4OH^-，故答案為：FeO₄^2-+3e^-+4H₂O=Fe（OH）₃+5OH^-；2FeO₄^2-+8H₂O+3Zn=2Fe（OH）₃+3Zn（OH）₃+4OH^-；
（5）氯氣與KOH溶液反應(yīng)時(shí)足量，且信息③中的反應(yīng)在堿性條件，則“反應(yīng)液Ⅰ”中加KOH固體，可與“反應(yīng)液I”中過量的Cl₂繼續(xù)反應(yīng)，生成更多的KClO，且為下一步反應(yīng)提供反應(yīng)物，
故答案為：與“反應(yīng)液I”中過量的Cl₂繼續(xù)反應(yīng)，生成更多的KClO；為下一步反應(yīng)提供反應(yīng)物；
（6）由2Fe（NO₃）₃+2KClO+10KOH═2K₂FeO₄+6KNO₃+3KCl+5H₂O可知，分離出K₂FeO₄后，副產(chǎn)品是KNO₃、KCl，故答案為：KNO₃、KCl．

點(diǎn)評(píng)：本題考查K₂FeO₄的制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，把握流程中的反應(yīng)及信息中的反應(yīng)為解答的關(guān)鍵，注意混合物分離提純方法及原電池反應(yīng)，側(cè)重分析能力和知識(shí)靈活應(yīng)用能力的考查，綜合性較強(qiáng)，題目難度中等．