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高铁酸钾是一种新型高效多功能水处理剂。工业上常采用NaClO氧化法生产,反应原理为:
①在碱性条件下,利用NaClO氧化Fe(NO3)3制得Na2FeO4
3NaClO + 2Fe(NO3)3 + 10NaOH=2Na2FeO4↓+ 3NaCl + 6NaNO3 + 5H2O
②Na2FeO4与KOH反应生成K2FeO4:Na2FeO4 + 2KOH=K2FeO4 + 2NaOH
主要的生产流程如下:

(1)加入盐酸调节溶液pH时需用pH试纸粗略测试pH以控制加入盐酸的量。实验室用pH试纸测定溶液pH的操作是                                                                    
(2)流程图中“转化”(反应③)是在某低温下进行的,说明此温度下Ksp(K2FeO4     Ksp(Na2FeO4)(填“>”或“<”或“=”)。
(3)反应的温度、原料的浓度和配比对高铁酸钾的产率都有影响。
图1为不同的温度下,Fe(NO3)3不同质量浓度对K2FeO4生成率的影响;
图2为一定温度下,Fe(NO3)3质量浓度最佳时,NaClO浓度对K2FeO4生成率的影响。

工业生产中最佳温度为    ℃,此时Fe(NO3)3与NaClO两种溶液最佳质量浓度之比为    
(4)K2FeO4在水溶液中易“水解”:4FeO42- + 10H2O 4Fe(OH)3 + 8OH- + 3O2。在“提纯”K2FeO4中采用重结晶、洗涤、低温烘干的方法,则洗涤剂最好选用       溶液(填序号)。
A.H2OB.CH3COONa、异丙醇C.NH4Cl、异丙醇D.Fe(NO3)3、异丙醇
(5)K2FeO4处理水时,不仅能消毒杀菌,还能除去水体中的H2S、NH3等,生成的Fe(OH)3胶体还能吸附水中的悬浮杂质。根据污染物的实际情况向水中加入适量的K2FeO4将污染物转化为无污染的物质,试写出K2FeO4处理含有NH3污水时与NH3反应的离子方程式                                  
(12分,每空2分)(1)取一小块试纸放在表面皿或玻璃片上,用玻璃棒蘸取待测液,点在pH试 纸上,半分钟后与标准比色卡对照  (2)< (3)①26  6:5 (4)B
(5)2FeO42-+2NH3+2H2O=2Fe(OH)3(胶体)+N2↑+ 4OH-
或(2FeO42-+2NH3·H2O=2Fe(OH)3(胶体)+N2↑+ 4OH-)(把胶体写成↓也可。)

试题分析:(1)实验室用pH试纸测定溶液的pH值的正确操作是取一小块试纸放在表面皿或玻璃片上,用玻璃棒蘸取待测液,点在pH试纸上,半分钟后与标准比色卡对照即可。
(2)由流程图可知,“转化”(反应③)是Na2FeO4→K2FeO4,该转化是在某低温下进行的,根据沉淀更容易向生成更难溶的方向进行可知,此温度下K2FeO4的溶解度小于Na2FeO4,所以Ksp(K2FeO4)<Ksp(Na2FeO4)。
(3)由图1可知,在Fe(NO3)3浓度一定时,温度在26℃时,K2FeO4的生成率最高,故工业生产中最佳温度为26℃。由图1可知,Fe(NO3)3浓度在330g/L时,K2FeO4的生成率最高。由图2可知,NaClO在2575g/L时,K2FeO4的生成率最高,所以Fe(NO33与NaClO两种溶液最佳质量浓度之比为330g/L:275g/L=6:5。
(4)K2FeO4 在水溶液中易水解呈碱性,应选择碱性非水溶液抑制K2FeO4水解,进行洗涤。A、H2O不能抑制水解,且容易损失,故A错误;B、CH3COONa溶于水水解显碱性、异丙醇,能抑制水解,减少洗涤损失,故B正确;C、NH4Cl溶于水水解显酸性,不能抑制水解,促进水解,故C错误;D、Fe(NO3)3溶于水水解显酸性,不能抑制水解,促进水解,故D错误,答案选B。
(5)向含有NH3污水中加入适量的K2FeO4将污染物转化为无污染的物质,则该无毒的物质是氮气,而高铁酸钾的还原产物是氢氧化铁,其中氮元素的化合价从-3价升高到0价,失去3个电子。铁元素的化合价从+6价降低到+3价,得到3个电子,因此氧化剂高铁酸钾与还原剂氨气的物质的量之比是1:1,根据原子守恒可知反应的离子方程式为2FeO42-+2NH3+2H2O=2Fe(OH)3(胶体)+N2↑+ 4OH-或(2FeO42-+2NH3·H2O=2Fe(OH)3(胶体)+N2↑+ 4OH-)。
练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源:不详 题型:单选题

下列有关实验的操作、原理和现象,不正确的是(  )
A.纸上层析法通常以滤纸作为惰性支持物。滤纸纤维上的羟基具有亲水性,它所吸附的水作固定相
B.重结晶时,溶质的溶解度越大、溶液冷却速度越慢,得到的晶体颗粒越大
C.往海带灰的浸泡液中加入过量的氯水,以保证I完全氧化为I2
D.将3~4个火柴头浸于水中,片刻后取少量溶液于试管中,加AgNO3溶液、稀硝酸和NaNO2溶液,若出现白色沉淀,说明含有氯元素

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科目:高中化学 来源:不详 题型:填空题

铬铁矿的主要成分可表示为FeO·Cr2O3,还含有MgO、Al2O3、Fe2O3等杂质,以下是以铬铁矿为原料制备重铬酸钾(K2Cr2O7)的流程图:

已知:①4FeO·Cr2O3+ 8Na2CO3+ 7O28Na2CrO4 + 2 Fe2O3 + 8CO2↑;
②Na2CO3 + Al2O32NaAlO2 + CO2↑;③ Cr2O72+ H2O2CrO42+ 2H+
(1)固体X中主要含有_________(填写化学式);要检测酸化操作中溶液的pH是否等于4.5,应该使用__________(填写仪器或试剂名称)。
(2)酸化步骤用醋酸调节溶液pH<5,其目的是_________________________________。
物质
溶解度/(g/100g水)
0°C
40°C
80°C
KCl
28
40.1
51.3
NaCl
35.7
36.4
38
K2Cr2O7
4.7
26.3
73
Na2Cr2O7
163
215
376
 
(3)操作Ⅲ有多步组成,获得K2Cr2O7晶体的操作依次是:加入KCl固体、蒸发浓缩、              
过滤、_______、干燥。
(4)右表是相关物质的溶解度数据,操作Ⅲ发生反应的化学方程式是:Na2Cr2O7+2KCl→K2Cr2O7↓+2NaCl。该反应在溶液中能发生的理由是_______________。
(5)酸性溶液中过氧化氢能使Cr2O72-生成蓝色的过氧化铬(CrO5分子结构为), 该反应可用来检验Cr2O72-的存在。写出反应的离子方程式:                                                。
该反应                   (填“属于”或“不属于”)氧化还原反应。
(6)称取重铬酸钾试样2.500g配成250mL溶液,取出25mL与碘量瓶中,加入10mL2mol/ L  H2SO4和足量碘化钾(铬的还原产物为Cr3+),放于暗处5min。然后加入100mL水,加入3mL淀粉指示剂,用0.1200mol/LNa2S2O3标准溶液滴定(I2+2S2O32—=2I-+S4O62—)。
①判断达到滴定终点的依据是                                           
②若实验中共用去Na2S2O3标准溶液40.00mL,则所得产品中重铬酸钾的纯度为         。(保留3位有效数字, K2Cr2O7的摩尔质量为294g/mol)。

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科目:高中化学 来源:不详 题型:填空题

下列各组物质的分离或提纯,应选用下述方法的哪一种?(填选项字母)
A.分液B.过滤C.萃取D.蒸馏  E.蒸发结晶  F.高温分解
①分离CCl4和H2O:            
②除去澄清石灰水中悬浮的CaCO3            
③除去CaO固体中少量的CaCO3固体:            
④从碘水中提取碘:            ; 
⑤分离CCl4(沸点为76.75℃)和甲苯(沸点为110.6℃)的液体混合物:            

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科目:高中化学 来源:不详 题型:填空题

硼镁泥是一种工业废料,主要成份是MgO(占40%),还有CaO、MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等杂质。以硼镁泥为原料制取的硫酸镁,可用于印染、造纸、医药等工业。从硼镁泥中提取MgSO4·7H2O的流程如下:

根据题意回答下列问题:
(1)在酸解过程中,想加快酸解速率,请提出两种可行的措施__________、______________。
(2)滤渣的主要成份除含有Fe(OH)3、Al(OH)3、MnO2外,还有              
(3)加入的NaClO可与Mn2+反应产生MnO2沉淀,该反应的离子方程式是                     。在调节pH、发生水解之前,还有一种离子也会被NaClO氧化,该反应的离子方程式为               
(4)如何检验滤液中Fe3+是否被除尽,简述检验操作                                                                                
(5)已知MgSO4、CaSO4的溶解度如下表:
温度(℃)
40
50
60
70
MgSO4
30.9
33.4
35.6
36.9
CaSO4
0.210
0.207
0.201
0.193
 
“除钙”是将MgSO4和CaSO4混合溶液中的CaSO4除去,根据上表数据,简要说明除钙的操作步骤                                     
(6)现有l.60 t硼镁泥,生产MgSO4·7H2O,若生产过程的产率为50%,则能生产出MgSO4·7H2O产品      t (计算结果保留三位有效数字)。(H:1  O:16  Mg:24  S:32)

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科目:高中化学 来源:不详 题型:单选题

用合适的漏筛可以除去大米中的细沙,其原理与下列哪种分离物质的方法相同?  (    )
A.洗涤B.萃取C.过滤D.蒸馏

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科目:高中化学 来源:不详 题型:实验题

海洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元素,碘元素以碘离子形式存在。实验室从海藻中提取碘的流程如下:

(1)指出提取碘的过程中有关实验操作的名称:
①为                ,③为               ;过程②中有关反应的离子方程式是                                            
(2)提取碘的过程中可供选择的有机溶剂是(       ) 
A.甲苯、酒精B.四氯化碳、苯C.汽油、乙酸D.汽油、甘油
(3)为使海藻灰中碘离子转化为碘的有机溶液,实验室里有烧杯、玻璃棒、 集气瓶、酒精灯、导管、圆底烧瓶、石棉网,以及必要的夹持装置、物品,尚缺少的玻璃仪器是                      
(4)从含碘的有机溶剂中提取碘和回收有机溶剂,还需要经过蒸馏。指出下图所示的实验装置中的错误之处: ①                        ,②                           

(5)进行上述蒸馏操作时,使用水浴加热的原因是            ,最后晶态碘在            里聚集。

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科目:高中化学 来源:不详 题型:实验题

实验室可以用乙醇和浓硫酸在170 ℃制乙烯,化学反应原理:CH3CH2OHCH2=CH2↑+H2O,由于浓硫酸具有强氧化性,其副产物有二氧化硫和二氧化碳等。某同学根据上述信息和实验目标选择下列实验装置设计实验探究(每种装置都有若干个):

(1)验证乙醇与浓硫酸混合反应副产物有二氧化硫和二氧化碳:
①选择必要装置连接顺序:a→       →f→g→e→d→b(填接口序号);
②确认混合气体中有二氧化碳存在的实验依据是                                     
(2)若制备1,2-二溴乙烷的装置为A→E→C→D,
①D中的反应现象为                        
②分离1,2-二溴乙烷的操作中使用的玻璃仪器有_____________________________
③有同学建议在A、E之间增加G装置,其作用是                
(3)阅读资料知,“酸性高锰酸钾溶液能氧化乙烯生成二氧化碳”。请你设计方案验证资料真实性:
①装置的连接顺序:A→____________________(填装置序号)。
②能证明上述资料符合事实的实验现象是_______________________。
(4)为了探究乙烯与溴水的反应是取代反应还是加成反应,该同学进行如下实验:①测定D瓶中溴水的pH; ②将纯净的乙烯通入D至溶液完全退色;③________。

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科目:高中化学 来源:不详 题型:实验题

实验室用乙醇和浓硫酸共热制取乙烯,常因温度过高而生成少量的二氧化硫,有人设计下列实验以确认上述混和气体中有乙烯和二氧化硫。

(1)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ装置可盛放的试剂是:I     ;II     ;III      ;IV   (将下列有关试剂的序号填入空格内);
A.品红溶液B.氢氧化钠溶液C.浓硫酸D.酸性高锰酸钾溶液
(2)能说明二氧化硫气体存在的现象是 ______________________________________;
(3)使用装置Ⅱ的目的是 _________________________________________________ ;
(4)使用装置Ⅲ的目的是___________________________________________________;
(5)确证含有乙烯的现象是_________________________________________________。

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