Question

17．高铁酸钾（K₂FeO₄）是一种高教净水剂．某实验小组用下列两种方法制取（如图1）．

I．次氯酸钾氧化法，已知：Cl₂+2KOH$\frac{\underline{\;冷\;}}{\;}$KClO+H₂O
3Cl₂+6KOH（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$5KCl+KClO₃+3H₂O
（1）a仪器的名称是分液漏斗；物质X是冷水．
（2）开关K可多次关闭，请筒述其中一次的作用关闭K，可以检验装置气密性．
（3）将D中试管取出，依次加入KOH溶液、90%Fe（NO₃）₃溶液，充分振荡并水浴加热，溶液变紫红色（含K₂FeO₄）．该反应的离子方程式项3ClO^-+2Fe³⁺+10 OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．
Ⅱ．电解法

（1）图2中开始阴极有气体产生，其电极反应式为2H⁺+2e^-=H₂↑．
（2）开始时阳极有紫红色物质生成，一段时间后阳极变细，紫红色消失，出现红褐色沉淀．针对紫红色消失的原因：甲小组做了如图3所示实验：则该小组提出的假设可能是阳极产生的Fe²⁺离子将K₂FeO₄还原．乙小组认为，可能是随着c（H⁺）增加，K₂FeO₄发生自身氧化还原反应．为验证该假设，请尝试从控制变量的角度设计实验简案．
（可用试剂：1mo1/L K₂FeO₄溶液、1mol/L，H₂SO₄、溶液、4mol/L H₂SO₄溶液、1 mo1/L KOH溶液8mol/L KOH溶液）
实验的主要步骤：分别取试管加入等体积的1mo1/L K₂FeO₄溶液，分别滴加等体积的1mol/LH₂SO₄溶液、4mol/L H₂SO₄溶液、1 mo1/L KOH溶液、8mol/L KOH溶液；
需要记录的现象及数据：加入酸是否产生气泡，溶液紫色是否褪去，紫红色褪去时间．

Answer 1

分析 I．装置A中产生氯气，通过控制开关K，反应完毕用装置B收集氯气，防止污染空气，也可以检验装置气密性，可以控制氯气流速，装置C吸收氯气中的HCl，D中发生氯气与氢氧化钾溶液反应生成KClO，应用水进行冷却，E吸收氯气，防止污染空气；
（1）由仪器结构可知，仪器a为分液漏斗；物质X其冷凝作用，可以为冷水；
（2）开始关闭K，可以检验装置气密性；
（3）由题意可知，KClO、KOH、Fe（NO₃）₃混合水浴加热反应生成K₂FeO₄，则Cl元素发生还原反应生成KCl，同时生成水；
Ⅱ．（1）阴极发生还原反应，氢离子放电生成氢气；
（2）开始阳极有紫红色物质生成，有K₂FeO₄生成，一段时间后阳极变细，紫红色消失，出现红褐色沉淀，说明生成氢氧化铁，甲小组中KSCN检验铁离子，可能亚铁离子将K₂FeO₄还原；
采用控制变量法进行实验，验证随着c（H⁺）增加K₂FeO₄发生自身氧化还原反应，应控制K₂FeO₄的浓度相等，分别加入等体积不同浓度的硫酸、KOH溶液，加入酸可能会有氧气生成，溶液颜色会褪去，且浓度不同反应速率不同，褪色时间不同．

解答 解：I．装置A中产生氯气，通过控制开关K，反应完毕用装置B收集氯气，防止污染空气，也可以检验装置气密性，可以控制氯气流速，装置C吸收氯气中的HCl，D中发生氯气与氢氧化钾溶液反应生成KClO，应用水进行冷却，E吸收氯气，防止污染空气；
（1）由仪器结构可知，仪器a为分液漏斗；物质X其冷凝作用，可以为冷水，
故答案为：分液漏斗；冷水；
（2）开始关闭K，可以检验装置气密性，
故答案为：关闭K，可以检验装置气密性；
（3）由题意可知，KClO、KOH、Fe（NO₃）₃混合水浴加热反应生成K₂FeO₄，则Cl元素发生还原反应生成KCl，同时生成水，反应离子方程式为：3ClO^-+2Fe³⁺+10 OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，
故答案为：3ClO^-+2Fe³⁺+10 OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
Ⅱ．（1）阴极发生还原反应，氢离子放电生成氢气，阴极电极反应式为：2H⁺+2e^-=H₂↑，
故答案为：2H⁺+2e^-=H₂↑；
（2）开始阳极有紫红色物质生成，有K₂FeO₄生成，一段时间后阳极变细，紫红色消失，出现红褐色沉淀，说明生成氢氧化铁，甲小组中FeSO₄溶液与K₂FeO₄溶液混合，用KSCN检验铁离子，提出的假设可能是：阳极产生的Fe²⁺离子将K₂FeO₄还原；
采用控制变量法进行实验，验证随着c（H⁺）增加K₂FeO₄发生自身氧化还原反应，应控制K₂FeO₄的浓度相等，具体实验步骤为：分别取试管加入等体积的1mo1/L K₂FeO₄溶液，分别滴加等体积的1mol/LH₂SO₄溶液、4mol/L H₂SO₄溶液、1 mo1/L KOH溶液、8mol/L KOH溶液，需要记录的现象与数据为：加入硫酸是否产生气泡，溶液紫色是否褪去，紫红色褪去时间等，
故答案为：阳极产生的Fe²⁺离子将K₂FeO₄还原；
分别取试管加入等体积的1mo1/L K₂FeO₄溶液，分别滴加等体积的1mol/LH₂SO₄溶液、4mol/L H₂SO₄溶液、1 mo1/L KOH溶液、8mol/L KOH溶液；
加入硫酸是否产生气泡，溶液紫色是否褪去，紫红色褪去时间．

点评 本题考查物质制备实验、实验方案的分析评价与设计、对装置的分析评价等，是对学生综合能力的考查，难度较大．