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3.[化学--选修化学与技术]
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,其生产工艺如图:

已知:2Fe(NO33+3KCl+10KOH=2K2FeO4+6KNO3+3KCl+5H2O回答下列问题:
(1)将Cl2通入KOH溶液中发生反应的离子方程式是Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O.
(2)写出工业上制取Cl2的化学方程式2NaCl+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+H2↑+Cl2↑.
(3)在“反应液I”中加入KOH固体的目的是使氯气完全反应生成KClO,且将溶液转化为碱性溶液.
(4)K2FeO4可作为新型多功能水处理剂的原因是K2FeO4具有强氧化性,可杀菌消毒;还原产物Fe元素为+3价,在水中形成Fe(OH)3胶体,可吸附水中悬浮物形成沉淀.
(5)配制KOH溶液时,将61.6g KOH固体溶解在100mL水中,所得溶液的密度为 1.47g•mL-1,则该溶液的物质的量浓度为10mol/L.
(6)从“反应液Ⅱ”中分离出K2FeO4后,副产品是KNO3、KCl (写化学式).
(7)该工艺每得到1.98kg K2FeO4,理论上消耗Cl2的物质的量为15mol.

分析 足量Cl2通入和KOH溶液中,发生反应Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O,向反应液I中加入KOH,使氯气完全反应,且将溶液转化为碱性溶液,只有碱性条件下次氯酸根离子才能和铁离子发生氧化还原反应生成高铁酸根离子,除去KCl得到碱性的KClO浓溶液,向碱性的KClO浓溶液中加入90%的Fe(NO33溶液,发生反应2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O,得到反应液II,纯化得到湿产品,将湿产品洗涤、干燥得到晶体K2FeO4
(1)Cl2通入KOH溶液中反应生氯化钾和次氯酸钾;
(2)工业是利用电解饱和食盐水制取氯气;
(3)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,据此分析;
(4)K2FeO4具有强氧化性,可杀菌消毒,同时被还原形成Fe(OH)3胶体,可吸附水中悬浮物形成沉淀;
(5)根据n=$\frac{m}{M}$计算出氢氧化钾的物质的量,溶液质量等于溶质质量与溶剂质量之和,利用V=$\frac{m}{ρ}$计算溶液体积,再根据c=$\frac{n}{V}$计算氢氧化钾溶液的物质的量浓度;
(6)由工艺流程及③可知,从“反应液II”中分离出K2FeO4后,会有副产品KNO3、KCl;
(7)根据反应Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O和2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O,可得关系式2K2FeO4~3Cl2,根据关系式可计算出氯气的物质的量.

解答 解:(1)Cl2通入和KOH溶液中,发生反应Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O;
故答案为:Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O;
(2)工业是利用电解饱和食盐水制取氯气.反应方程式为:2NaCl+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+H2↑+Cl2↑;
故答案为:2NaCl+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+H2↑+Cl2↑;
(3)第①步氯气过量,第③步需要碱性条件,向反应液I中加入KOH,使氯气完全反应生成KClO,且将溶液转化为碱性溶液;
故答案为:使氯气完全反应生成KClO,且将溶液转化为碱性溶液;
(4)K2FeO4具有强氧化性,可杀菌消毒,同时被还原形成Fe(OH)3胶体,可吸附水中悬浮物形成沉淀,所以K2FeO4可作为新型多功能水处理剂的原因是①K2FeO4具有强氧化性,可杀菌消毒;②还原产物Fe元素为+3价,在水中形成Fe(OH)3胶体,可吸附水中悬浮物形成沉淀;
故答案为:K2FeO4具有强氧化性,可杀菌消毒;还原产物Fe元素为+3价,在水中形成Fe(OH)3胶体,可吸附水中悬浮物形成沉淀;
(5)61.6g KOH固体的物质的量n=$\frac{m}{M}$=$\frac{61.6g}{56g/mol}$=1.1mol,溶液的质量为100mL×1g/mL+61.6g=161.6g,所以溶液的体积V=$\frac{m}{ρ}$=$\frac{161.6g}{1.47×1{0}^{3}g/L}$=$\frac{161.6}{1470}$L,所以氢氧化钾溶液的物质的量浓度c=$\frac{n}{V}$=1.1mol÷$\frac{161.6}{1470}$=10mol/L;
故答案为:10mol/L;
(6)由工艺流程及③可知,从“反应液II”中分离出K2FeO4后,会有副产品KNO3、KCl;
故答案为:KNO3、KCl;
(7)根据反应Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O和2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O,可得关系式2K2FeO4~3Cl2,1.98kg K2FeO4的物质的量为10mol,根据关系式可知氯气的物质的量为15mol;
故答案为:15.

点评 本题考查了物质的制备,涉及对工艺流程的理解、氧化还原反应、对条件的控制选择与理解、有关计算等,理解工艺流程原理是解题的关键,是对学生综合能力的考查,需要学生具备扎实的基础与灵活运用能力,题目难度中等.

练习册系列答案
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3.关于如图所示装置的叙述,正确的是(  )
A.铜是阳极,铜片上有气泡产生B.溶液由无色逐渐变成蓝色
C.电流由锌片流向铜片D.锌片被氧化

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4.下列各组中的反应,属于同一反应类型的是(  )
A.由溴丙烷水解制丙醇;由丙烯与氯气在加热(500℃)反应制得一氯丙烯
B.由甲苯硝化制对硝基甲苯:由甲苯氧化制苯甲酸
C.由氯代环己烷消去制环己烯:由丙烯加溴制1,2-二溴丙烷
D.由乙酸和乙醇制乙酸乙酯:由苯甲酸乙酯水解制苯甲酸和乙醇

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

1.设NA为阿伏伽德罗常数的值,下列说法正确的是(  )
①2L0.5mol/LFeCl3溶液中所含的Fe3+离子的个数为NA
②82g Na218O2固体与足量CO2反应转移电子总数为NA
③标准状况下,11.2LCH3Cl中所含分子数为0.5NA
④15g甲基(-CH3)所含电子数为10NA
⑤1mol C6H14分子中共价键总数为20NA
⑥28 g乙烯和环丁烷(C4H8)的混合气体中含有的碳原子数为2NA
⑦6.4g碳化钙(CaC2)固体中阴、阳离子总数约为0.2NA
⑧室温下,1LpH=13的NaOH溶液中,由水电离出的OH-离子数目为0.1NA
⑨0.1mol/LNaHCO3溶液中含有HCO3-离子的数目小于0.1NA
⑩100mL12mol/L的浓HNO3与过量Cu反应转移电子的数目为0.6NA
A.①④⑤⑧⑨⑩B.②③⑥⑦⑨C.②③⑥⑦D.④⑤⑧⑨

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

8.以铬酸钾为原料,电化学法制备重铬酸钾的实验装置示意图如图,下列说法不正确的是(  )
A.在阴极室,发生的电极反应为:2H2O+2e-═2OH-+H2
B.在阳极室,通电后逐渐由黄色变为橙色,是因为阳极取H+浓度增大,使平衡2CrO42-+2H+?Cr2O72-+H2O向右移动
C.该制备过程总反应的化学方程式为:4K2CrO4+4H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2K2Cr2O7+4KOH+2H2↑+O2
D.通电阳离子交换膜的离子主要是H+离子

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

8.三氧化二镍(Ni2O3)是一种重要的电子元件材料和蓄电池材料.工业上通常利用镍合金废料(镍、铁、铜、钙、镁合金)制取草酸镍晶体(NiC2O4.2H20),再高温煅烧草酸镍晶体得到三氧化二镍.
已知:草酸的钙、镁、镍盐均难溶于水.
根据下列流程示意图回答问题.

(1)镍合金废料通过酸溶后,向所得溶液中加入H2O2溶液氧化Fe2+的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O;加入Na2CO3溶液调pH至4.0〜4.5,调pH的目的是促进铁离子水解并沉淀完全.
(2)通入H2S气体,除铜的过程中镍的损失很小,可以忽略.写出通入H2S气体发生的主要反应的离子方程式H2S+Cu2+=CuS↓+2H+;推测加入NH4F溶液的作用是除去Ca2+、Mg2+离子.
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

15.在一定条件下,按下列物质的量关系进行反应,其对应的离子方程式或化学方程式书写正确的是(  )
A.n(Cl2):n(Fe)=5:4     5Cl2+4Fe$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2FeCl2+2FeCl3
B.n(Cl2):n(FeBr2)=1:1   Fe2++2Br-+Cl2=Fe3++Br2+2Cl-
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

12.下列关于热化学反应的描述中正确的是(  )
A.CO(g)的燃烧热是283.0kJ/mol,则2CO2(g)=2CO(g)+O2(g)反应的△H=+2×283.0kJ/mol
B.1mol甲烷燃烧生成水蒸汽和二氧化碳所放出的热量是甲烷燃烧热
C.已知由石墨制备金刚石为吸热反应,则金刚石比石墨稳定
D.HCl和NaOH反应的中和热△H=-57.3kJ/mol,则H2SO4和Ca(OH)2反应的中和热△H=2×(-57.3)kJ/mol

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

13.将100mL1.5mol/L硫酸铝溶液与200mL Cmol•LNaOH溶液混合后,静置,过滤,洗涤,烘干,称量得固体15.6g.通过计算求C的值.

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