Question

7．高铁酸钾（K₂FeO₄）是一种集氧化、吸附、絮凝于一体的新型多功能水处理剂．其生产工艺如下：

（1）反应①应在温度较低的情况下进行．因在温度较高时KOH 与Cl₂ 反应生成的是KClO₃．写出在温度较高时KOH 与Cl₂反应的化学方程式6KOH+3Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$KClO₃+5KCl+3H₂O，当反应中转移5mol电子时，消耗的氯气是67.2mol．
（2）在反应液I中加入KOH固体的目的是AC（填编号）．
A．与反应液I中过量的Cl₂继续反应，生成更多的KClO
B．KOH固体溶解时会放出较多的热量，有利于提高反应速率
C．为下一步反应提供碱性的环境     
D．使KClO₃转化为 KClO
（3）从溶液II中分离出K₂FeO₄后，还会有副产品KNO₃、KCl，它们都是重要的化工产品，具体说出其中一种物质的用途硝酸钾作化肥和炸药．写出反应③中发生的离子反应方程式为2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．
（4）如何判断K₂FeO₄晶体已经洗涤干净用试管取少量最后一次的洗涤液，加入硝酸银溶液，无白色沉淀则已被洗净．K₂FeO₄具有强氧化性的原因高铁酸钾中Fe元素处于最高价态，只能得电子而具有强氧化性．
（5）高铁酸钾（K₂FeO₄）作为水处理剂的一个优点是能与水反应生成胶体吸附杂质，其离子反应是：4FeO₄²?+10H₂O=4Fe（OH）₃（胶体）+3O₂↑+8OH^-
完成并配平上述反应的离子方程式．

Answer 1

分析 足量氯气通入KOH溶液中低温反应生成KClO、KCl和水，加入固体KOH，KOH能和过量的氯气反应生成KClO且为下一步提供碱性环境，加入硝酸铁浓溶液纯化得到高铁酸钾，然后洗涤干燥得到高铁酸钾固体；
（1）温度较高时，氯气和KOH反应生成KCl、KClO₃和水；该反应中Cl元素化合价由0价转化为-1价、+5价，转移电子数为5，根据氯气和转移电子之间关系式计算；
（2）根据生产工艺流程图，第①步氯气过量，第③步需要碱性条件，在温度较高时KOH与Cl₂反应生成的是KClO₃，氧化还原反应中化合价有升有降；
（3）硝酸钾能作化肥、炸药；碱性条件下，次氯酸钾和硝酸铁发生反应生成高铁酸钾、KCl和水；
（4）检验最后一次的洗涤中无Cl^-即可；最高价态的元素具有强氧化性；
（5）该反应中Fe元素化合价由+3价变为+6价，O元素化合价由-2价变为0价，根据转移电子守恒、电荷守恒及原子守恒配平方程式．

解答 解：足量氯气通入KOH溶液中低温反应生成KClO、KCl和水，加入固体KOH，KOH能和过量的氯气反应生成KClO且为下一步提供碱性环境，加入硝酸铁浓溶液纯化得到高铁酸钾，然后洗涤干燥得到高铁酸钾固体；
（1）温度较高时，氯气和KOH反应生成KCl、KClO₃和水；该反应中Cl元素化合价由0价转化为-1价、+5价，转移电子数为5，反应方程式为6KOH+3Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$KClO₃+5KCl+3H₂O，
该反应中如果消耗3mol氯气，则转移5mol电子，所以当转移5mol电子时消耗3mol氯气，消耗的氯气在标准状况下的体积约为=3mol×22.4L/mol=67.2L   
故答案为：6KOH+3Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$KClO₃+5KCl+3H₂O；67.2；
（2）A、根据生产工艺流程图，第①步氯气过量，加入KOH固体后会继续反应生成KClO，故A正确；
B、因温度较高时KOH 与Cl₂ 反应生成的是KClO₃，而不是KClO，故B错误；
C、第③步需要碱性条件，所以碱要过量，故C正确；
D、KClO₃转化为KClO，化合价只降不升，故D错误；
故选：AC；
（3）硝酸钾能作化肥和炸药；
据题目信息和氧化还原反应中化合价发生变化确定找出反应物：Fe³⁺、ClO^-，生成物：FeO₄^2-、Cl^-，根据电子得失守恒和质量守恒来配平，可得2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，
故答案为：硝酸钾作化肥和炸药；2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；  
（4）因只要检验最后一次的洗涤中无Cl^-，即可证明K₂FeO₄晶体已经洗涤干净；高铁酸钾中Fe元素处于最高价态，能得电子而作强氧化剂，
故答案为：用试管取少量最后一次的洗涤液，加入硝酸银溶液，无白色沉淀则已被洗净；高铁酸钾中Fe元素处于最高价态，只能得电子而具有强氧化性；
（5）该反应中Fe元素化合价由+3价变为+6价，O元素化合价由-2价变为0价，根据转移电子守恒、电荷守恒及原子守恒配平方程式，可得4FeO₄^2-+10H₂O═4Fe（OH）₃（胶体）+3O₂↑+8OH^-，故答案为：
4；10；4；3；8OH^-．

点评 本题考查物质制备，为高频考点，还涉及离子检验、氧化还原反应方程式配平等知识点，明确流程图中每一步可能发生的反应及基本操作方法是解本题关键，会根据原子守恒、转移电子守恒配平方程式，题目难度不大．