Question

4．氯化铁和高铁酸钾都是常见的水处理剂．如图为制备氯化铁及进一步氧化制备高铁酸钾的工艺流程．

请回答下列问题：
（1）氯化铁有多种用途，请用离子方程式表示下列用途的原理．
①氯化铁做净水剂Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃（胶体）+3H⁺；
②用FeCl₃溶液（32%～35%）腐蚀铜印刷线路板2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺．
（2）吸收剂X的化学式为FeCl₂；氧化剂Y的化学式为NaClO
（3）碱性条件下反应①的离子方程式为2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．
（4）过程②将混合溶液搅拌半小时，静置，抽滤获得粗产品．该反应的化学方程式为2KOH+Na₂FeO₄═K₂FeO₄+2NaOH，请根据复分解反应原理分析反应发生的原因K₂FeO₄溶解度小，析出晶体，促进反应进行
（5）K₂FeO₄ 在水溶液中易发生反应：4FeO₄^2-+10H₂O═4Fe（OH）₃+8OH^-+3O₂↑．在提纯K₂FeO₄时采用重结晶、洗涤、低温烘干的方法，则洗涤剂最好选用B（填序号）．
A．H₂O                       B．稀KOH溶液、异丙醇
C．NH₄Cl溶液、异丙醇        D．Fe（NO₃）₃溶液、异丙醇
（6）可用滴定分析法测定粗K₂FeO₄的纯度，有关反应离子方程式为：
①FeO₄^2?+CrO₂^-+2H₂O═CrO₄^2?+Fe（OH）₃↓+OH^-
②2CrO₄^2-+2H⁺═Cr₂O₇^2-+H₂O
③Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O
现称取1.980g粗高铁酸钾样品溶于适量氢氧化钾溶液中，加入稍过量的KCrO₂，充分反应后过滤滤液定容于250mL容量瓶中．每次取25.00mL加入稀硫酸酸化，用0.1000mol/L的（NH₄）₂Fe（SO₄）₂标准溶液滴定，三次滴定消耗标准溶液的平均体积为18.93mL．则上述样品中高铁酸钾的质量分数为63.1%．

Answer 1

分析 氯气与铁反应生成三氯化铁，冷却得到三氯化铁固体，尾气中含有氯气，用氯化亚铁溶液吸收得到氯化铁溶液，把氯化铁固体溶于吸收液得到浓氯化铁溶液，氯气与氢氧化钠溶液反应生成次氯酸钠溶液，次氯酸钠具有强氧化性，与氯化铁溶液反应生成Na₂FeO₄，然后向该溶液中加饱和的KOH溶液，析出固体K₂FeO₄，
（1）①氯化铁做净水剂是因为Fe³⁺水为Fe（OH）₃胶体的缘故；
②工业上常用FeCl₃溶液腐蚀铜印刷线路板是Fe³⁺氧化了Cu的缘故；
（2）吸收剂X的与Cl₂反应的产物是FeCl₃，X是FeCl₂；Cl₂与氢氧化钠反应生成NaClO和NaCl，其中NaClO能做氧化剂；
（3）碱性条件下根据反应物和产物及元素守恒和电荷守恒可写出反应①的离子方程式；
（4）根据溶解度大小分析可知，在反应中溶解度小的物质先析出，会促进反应的进行；
（5）K₂FeO₄ 在水溶液中易发生反应：4FeO₄^2-+10H₂O═4Fe（OH）₃+8OH^-+3O₂↑，所以用碱液来洗涤，抑制水解，不引入新的杂质所以用稀KOH溶液，异丙醇易挥发；
（6）根据反应①②③可知：2FeO₄^2-～～～～6Fe²⁺，根据关系式计算出K₂FeO₄的物质的量和质量，再计算质量分数．

解答 解：（1）①氯化铁为强酸弱碱盐，易水解，做净水剂是因为Fe³⁺水为Fe（OH）₃胶体的缘故，原理为Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃（胶体）+3H⁺，
故答案为：Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃（胶体）+3H⁺；
②工业上常用FeCl₃溶液腐蚀铜印刷线路板，是Fe³⁺氧化了Cu的缘故，反应方程式为2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，
故答案为：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；
（2）吸收剂X的与Cl₂反应的产物是FeCl₃，X是FeCl₂；Cl₂与氢氧化钠反应生成NaClO和NaCl和水，其中NaClO能做氧化剂，则能氧化氯化铁的是次氯酸钠，所以Y为NaClO，
故答案为：FeCl₂；NaClO；
（3）碱性条件下根据反应物和产物可知，反应①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；
（4）过程②将混合溶液搅拌半小时，静置，抽滤获得粗产品，该反应的化学方程式为2KOH+Na₂FeO₄ =K₂FeO₄+2NaOH，反应能发生的原因是K₂FeO₄溶解度小，析出晶体，促进反应进行；
故答案为：K₂FeO₄溶解度小，析出晶体，促进反应进行；
（5）K₂FeO₄ 在水溶液中易发生反应：4FeO₄^2-+10H₂O═4Fe（OH）₃+8OH^-+3O₂↑，所以用碱液来洗涤，抑制水解，不引入新的杂质所以用稀KOH溶液（抑制水解平衡），异丙醇易挥发（减小溶解），
故选B；
（6）根据反应①②③可知：2FeO₄^2-～～～～6Fe²⁺，
                        1mol         3mol
                         n        0.1000mol/L×0.01893L          则n=6.31×10^-4mol，
所以样品中高铁酸钾的质量分数为$\frac{6.31×1{0}^{-4}mol×\frac{250}{25}×198g/mol}{1.98g}$×100%=63.1%；
故答案为：63.1%．

点评 本题考查了物质的制备流程的理解应用、实验基本操作、物质性质的分析应用、有关方程式的计算、氧化还原反应等，题目涉及的知识点较多，侧重于考查学生的实验能力和对基础知识的综合应用能力，熟练掌握基础是关键，题目难度中等．