Question

10．Ⅰ．某无机盐M的化学式为 K₂RO₄（ 化学式中的 R 为一种常见的元素）无机盐 M 是一种优良的氧化剂，为确定其化学式，设计如下探究实验

已知：某小组同学将溶液N分为二等份，分别按路线 I、路线 II 进行实验．每步反应完全．
（1）由路线 I 的现象可知，溶液 N 中含有的阳离子是Fe²⁺，其物质的量为0.3mol
（2）由实验流程图可推得．含氧酸盐W的化学式是K₂SO₄ ；由路线II可知．8g无机盐M的物质的量为0.04mol，无机盐M的化学式为K₂FeO₄．
Ⅱ．又知该无机盐M（K₂RO₄）是一种绿色消毒剂、净水剂，只在碱性环境中稳定存在．下列 是通过次氯酸钾氧化法制备无机盐M，其步骤如下：
步骤一：制备KClO溶液
已知：3Cl₂+6KOH$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$5KCl+KClO₃+3H₂O
①实验室制取Cl₂的离子方程式MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O，利用如图所给的装置组装成制备KClO的正确连接顺序是，则①是E，②是D，③是A（填字母），其中装置E的作用是i观察气体的通入速率ⅱ混合氯气和氮气ⅲ除去氯气中的氯化氢
②实验时除搅拌和混入N₂稀释外，还采取的操作是将装置A放在冷水中，其目的防止温度较高时生成 KClO₃．
步骤二 制备无机盐M将R₂（SO₄）₃加入到KOH与KClO的混合溶液中来制取无机盐M，其反应的离子方程式是3ClO^-+2Fe³⁺+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．

Answer 1

分析 Ⅰ．12g氧化铁的物质的量为：$\frac{12g}{160g/mol}$=0.075mol，则溶液N中含有铁元素的物质的量为：0.075mol×2×2=0.3mol，质量为：56g/mol×0.3mol=16.8g＞11.2g，11.2g铁粉物质的量=$\frac{11.2g}{56g/mol}$=0.2mol，所以无机盐M中一定含有Fe元素，故原来无机盐M中铁元素的物质的量为0.3mol-0.2mol=0.1mol；由转化关系可知W为K₂SO₄，34.8g K₂SO₄物质的量为0.2mol，故无机盐M中含钾元素，无机盐M的化学式为 K₂RO₄（ 化学式中的 R 为一种常见的元素），可得M的化学式为K₂FeO₄，
（1）路线Ⅰ为检验亚铁离子的方法；
（2）K₂FeO₄与稀硫酸、铁粉反应生成硫酸亚铁、硫酸钾和水，根据质量守恒可知W为硫酸钾；根据n=$\frac{n}{M}$计算出K₂FeO₄的物质的量，再根据n=nM计算出钾离子的质量；
Ⅱ．步骤一：①实验室制备氯气是二氧化锰和浓盐酸加热反应生成；根据反应进行的条件和含有的杂质选择除杂干燥装置分析；
②图甲装置A的反应为C1₂+2NaOH=NaC1+NaC1O+H₂O，防止温度较高生成NaC1O₃，要求反应温度较低；
步骤二：将Fe₂（SO₄）₃溶液加入到NaOH与NaC1O的混合溶液中，生成Na₂FeO₄，可知铁元素化合价升高被氧化，次氯酸钠氧化铁元素，则次氯酸钠被还原为氯离子，写方程式；

解答 解：Ⅰ．12g氧化铁的物质的量为$\frac{12g}{160g/mol}$=0.075mol，则溶液N中含有铁元素的物质的量为：0.075mol×2×2=0.3mol，质量为：56g/mol×0.3mol=16.8g＞11.2g，11.2g铁粉物质的量=$\frac{11.2g}{56g/mol}$=0.2mol，所以无机盐M中一定含有Fe元素，故原来无机盐M中铁元素的物质的量为0.3mol-0.2mol=0.1mol；由转化关系可知W为K₂SO₄，34.8g K₂SO₄物质的量为0.2mol，故无机盐M中含钾元素，无机盐M的化学式为 K₂RO₄（ 化学式中的 R 为一种常见的元素），可得M的化学式为K₂FeO₄，
（1）根据路线Ⅰ可知，N溶液中一定含有亚铁离子，12g氧化铁的物质的量为：$\frac{12g}{160g/mol}$=0.075mol，则溶液N中含有铁元素的物质的量为：0.075mol×2×2=0.3mol，
故答案为：Fe²⁺；0.3；
（2）12g氧化铁的物质的量为：$\frac{12g}{160g/mol}$=0.075mol，则溶液中含有铁元素的物质的量为：0.075mol×2×2=0.3mol，质量为：56g/mol×0.3mol=16.8g＞11.2g，所以无机盐M中一定含有Fe元素，无机盐M的化学式为 K₂RO₄，则M的化学式为：K₂FeO₄，根据流程可知，K₂FeO₄与稀硫酸、还原铁粉反应生成硫酸亚铁和硫酸钾，根据质量守恒可知W为硫酸钾，8gK₂FeO₄的物质的量为$\frac{8g}{198g/mol}$=0.04mol，
故答案为：K₂SO₄ ；0.04；K₂FeO₄；
Ⅱ．步骤一：①实验室制备氯气是二氧化锰和浓盐酸加热反应生成，反应的离子方程式为：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O，反应需要加热，故选择B，氯气中混有氯化氢气体，故用饱和食盐水除氯化氢，有E，氯气与氮气混合收集装置有C，氯气污染环境，需进行吸收，有D，利用如图所给的装置组装成制备KClO的正确连接顺序是，BC→E→DA，生成的氯气和氮气通入装置E饱和食盐水，中间导气管连接装置A，最后导气管通入氢氧化钠溶液中处理尾气，正确的顺序为：E、D、A，其中装置E的作用是i观察气体的通入速率，ii是混合氯气和氮气，iii是除去氯气中的氯化氢，
故答案为：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；E、D、A；混合氯气和氮气；除去氯气中的氯化氢；
②图甲装置A的反应为C1₂+2NaOH=NaC1+NaC1O+H₂O，又已知：3C1₂+6NaOH $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$5NaC1+NaC1O₃+3H₂O，防止温度较高生成NaC1O₃，要求反应温度较低，则应将甲置于冷（或冰）水浴中，实验时除搅拌和混入N₂稀释外，还采取的操作是将装置A放在冷水中，其目的是防止温度较高时生成 KClO₃，
故答案为：防止温度较高时生成 KClO₃；
步骤二：已知：将Fe₂（SO₄）₃溶液加入到NaOH与NaC1O的混合溶液中，生成Na₂FeO₄，可知铁元素化合价升高被氧化，次氯酸钠氧化铁元素，则次氯酸钠被还原为氯离子，结合碱性环境，发生的离子方程式为：3ClO^-+2Fe³⁺+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
故答案为：3ClO^-+2Fe³⁺+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．

点评 本题考查了探究物质组成的方法，题目难度中等，试题涉及物质组成的测定、浓硫酸的性质、离子方程式、化学方程式的书写、离子的检验方法等知识，试题知识点较多，综合性较强，充分考查了学生灵活应用基础知识的能力．