Question

高铁酸钾（K₂FeO₄）具有极强的氧化性，因该物质具有“绿色”、选择性高、活性强等特点受到人们关注．
（1）高锰酸钾制备方法之一为：
①在一定温度下，将氯气通入KOH溶液中制得含有次氯酸钾的溶液；
②在剧烈搅拌条件下，将Fe（NO₃）₃分批加入次氯酸钾溶液中，控制反应温度，以免次氯酸钾分解；
③加KOH至饱和，使K₂FeO₄充分析出，再经纯化得产品，其纯度在95%以上．
请回答下列问题：
①氯碱工业中制备氯气的化学方程式是

 

；
②温度过高会导致次氯酸钾自身分解生成两种化合物，产物之一是氯酸钾（KClO₃），另一种产物应该是

 

（写化学式）．
③制备过程有一步反应如下，请配平方程式（将计量数填入横线里）：

 

Fe（OH）₃+

 

ClO^-+

 

OH^-═

 

FeO

2- 4

+

 

Cl^-+

 

H₂0
④若要制备200g纯度为99%的K₂FeO₄产品，则需要氯化钠的质量至少为多少？（体现计算过程）
（2）为探究高铁酸钾的某种性质，进行如下两种实验：
实验一：将适量K₂FeO₄分别溶解于pH为4.74、7.00、11.50的水溶液中，配制成Fe

O

2- 4

浓度为1.0mmol?L^-1 （1mmol?L^-1=1×10^-3mol?L^-1）的试样，分别静置800min，考查初始pH不同的水溶液对K₂FeO₄某种性质的影响，结果见图1．
实验二：将适量K₂FeO₄溶解于pH=4.74的水溶液中，配制成Fe

O

2- 4

浓度为1.0mmol?L^-1的试样，将试样分别置于20℃、30℃、40℃和60℃的恒温水浴中，考查不同温度对K₂FeO₄某种性质的影响，结果见图2．
①实验一的目的是

 

；
②实验二可得出的结论是

 

；
③高铁酸钾在水中的反应为：4Fe

O

2- 4

+10H₂O?Fe（OH）+8OH^-+3O₂↑
由图l可知，800min时，初始pH=11.50的溶液中，高铁酸钾的最终浓度比pH=4.74的溶液中高，主要原因是

 

．

Answer 1

考点：性质实验方案的设计,制备实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：（1）①氯碱工业是利用电解饱和食盐水制取氯气；
②根据次氯酸钾分解时氯元素的化合价的变化分析；
③利用质量守恒定律和电子守恒来配平反应的化学方程式；
④根据反应：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O、2NaCl+2H₂O

通电  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑、2KOH+Cl₂=KCl+KClO+H₂O得到关系式：6NaCl～3Cl₂↑～3KClO～2K₂FeO₄，进行计算即可；
（2）①由图1可知该实验探究不同PH时，高铁酸钾的稳定性；
②由图2可知温度越高，高铁酸钾的浓度越小；
③根据高铁酸钾在水中存在的平衡移动分析．

解答： 解：（1）①氯碱工业是利用电解饱和食盐水制取氯气，同时生成氢气和氢氧化钠，反应的化学方程式为：2NaCl+2H₂O

通电  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，
故答案为：2NaCl+2H₂O

通电  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑；
②次氯酸钾中Cl的化合价为+1价，分解时生成氯酸钾（KClO₃）中氯元素的化合价为+5价，则另一种产物的化合价应该比次氯酸钾中Cl的化合价低，所以另一产物的化合价为-1价，不能为0价，0价为Cl₂；即另一种产物为NaCl，
故答案为：NaCl；
③Fe（OH）₃+ClO^-+OH^-→FeO₄^2-+Cl^-+H₂O，反应中Fe（OH）₃→FeO₄^2-，Fe元素从+3价升高到+6价，转移3个电子，ClO^-→Cl^-，Cl元素从+1价降低到-1价，得到2个电子，根据得失电子守恒，Fe（OH）₃的计量数为2，ClO^-的计量数为3，再根据原子守恒配平方程式为：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，
故答案为：2；3；4；2；3；5；
④根据反应：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O、2NaCl+2H₂O

通电  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑、2KOH+Cl₂=KCl+KClO+H₂O
得到关系式：6NaCl～3Cl₂↑～3KClO～2K₂FeO₄ 设需要氯化钠的质量为m，
       6×58.5                  2×198
        m                      198g

6×58.5

m

=

2×198

198g

，解得m=175.5g，答：需要氯化钠的质量是175.5g；
（2）由图1可知PH越大，高铁酸钾浓度越大，说明其稳定性越强，所以该实验是探究不同PH时，高铁酸钾的稳定性，
故答案为：探究高铁酸钾在不同pH溶液中的稳定性；
②由图2可知温度越高，高铁酸钾的浓度越小，说明其稳定性越差，
故答案为：温度越高，高铁酸钾越不稳定；
③高铁酸钾在水中的反应为4FeO₄^2-+10H₂O?4Fe（OH）₃+8OH^-+3O₂↑，当溶液中氢氧根离子的浓度增大，该平衡逆向移动，高铁酸钾的浓度增大，所以pH=11.50的溶液中高铁酸钾最终浓度比pH=4.74的溶液中高，
故答案为：pH=11.50溶液中OH^-离子浓度大，使上述平衡向左移动．

点评：本题考查了氯碱工业的原理、氧化还原反应产物的判断、方程式的配平、探究实验、平衡移动原理的应用、电极方程的书写等，考查的知识点较多，题目综合性强，难度大．