Question

18．高铁酸钾是一种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）写出反应①的离子方程式Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O
（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K_sp（K₂FeO₄）＜K_sp（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．

①工业生产中最佳温度为26℃，此时Fe（NO₃）₃与NaClO两种溶液最佳质量浓度之比为6：5．
②若Fe（NO₃）₃加入过量，在碱性介质中K₂FeO₄与Fe³⁺发生氧化还原反应生成K₃FeO₄，此反应的离子方程式：2FeO₄^2-+Fe³⁺+8OH^-=3FeO₄^3-+4H₂O
（4）K₂FeO₄ 在水溶液中易水解：4FeO₄^2-+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B 溶液（填序号）．
A．H₂O    B．CH₃COONa、异丙醇   C．NH₄Cl、异丙醇   D．Fe（NO₃）₃、异丙醇．

Answer 1

分析 由流程可知，反应①为氯气与氢氧化钠反应生成氯化钠、次氯酸钠与水，调节pH，发生3NaClO+2Fe（NO₃）₃+10NaOH═2Na₂FeO₄↓+3NaCl+6NaNO₃+5H₂O，过滤出NaCl，反应③发生Na₂FeO₄+2KOH═K₂FeO₄+2NaOH，该转化是在某低温下进行的，说明此温度下K₂FeO₄的溶解度小于Na₂FeO₄，过滤分离得到K₂FeO₄，以此解答（1）、（2）；
（3）①由图1可知，Fe（NO₃）₃浓度一定，温度在26℃时，K₂FeO₄的生成率最高．Fe（NO₃）₃浓度在375g/L时，K₂FeO₄的生成率最高，由图2可知，NaClO在255g/L时，K₂FeO₄的生成率最高，据此计算Fe（NO₃）₃与NaClO两种溶液最佳质量浓度之比．
②由信息可知，碱性介质中K₂FeO₄与Fe³⁺发生氧化还原反应生成K₃FeO₄，根据元素守恒还应生成H₂O，反应中FeO₄^2-→FeO₄^3-，铁元素化合价由+6价降低为+5价，总共降低1价，Fe³⁺→FeO₄^3-，铁元素化合价由+3价升高为+5价，总共升高2价，化合价升降最小公倍数为2，所以FeO₄^2-系数为2，Fe³⁺系数为1，根据铁元素守恒确定FeO₄^3-系数，根据电荷守恒确定OH^-系数，根据氢元素守恒确定H₂O系数，检查氧元素守恒．
（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．

解答 解：（1）反应①为氯气与氢氧化钠反应生成氯化钠、次氯酸钠与水，反应离子方程式为Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O，故答案为：Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O；
（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，说明此温度下K₂FeO₄的溶解度小于Na₂FeO₄，所以K_sp（K₂FeO₄）＜K_sp（Na₂FeO₄），
故答案为：＜；
（3）①由图1可知，Fe（NO₃）₃浓度一定，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（NO₃）₃与NaClO两种溶液最佳质量浓度之比为330g/L：275g/L=6：5，
故答案为：26；6：5；
②由信息可知，碱性介质中K₂FeO₄与Fe³⁺发生氧化还原反应生成K₃FeO₄，根据元素守恒还应生成H₂O，反应中FeO₄^2-→FeO₄^3-，铁元素化合价由+6价降低为+5价，总共降低1价，Fe³⁺→FeO₄^3-，铁元素化合价由+3价升高为+5价，总共升高2价，化合价升降最小公倍数为2，所以FeO₄^2-系数为2，Fe³⁺系数为1，根据铁元素守恒确定FeO₄^3-系数为3，根据电荷守恒确定OH^-系数8，根据氢元素守恒确定H₂O系数为4，反应离子方程式为2FeO₄^2-+Fe³⁺+8OH^-=3FeO₄^3-+4H₂O，
故答案为：2FeO₄^2-+Fe³⁺+8OH^-=3FeO₄^3-+4H₂O；
（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、异丙醇，能抑制水解，减少洗涤损失，故B正确；
C．NH₄Cl、异丙醇，不能抑制水解，促进水解，故C错误；
D．Fe（NO₃）₃、异丙醇，不能抑制水解，促进水解，故D错误；
故答案为：B．

点评 本题考查混合物分离提纯，为高频考点，把握流程中物质的性质、混合物分离方法、习题中信息等为解答该题的关键，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，题目难度不大．