Question

4．实验室用图所示装置制备KClO溶液，再与KOH、Fe（NO₃）₃溶液反应制备高效净水剂K₂FeO₄．
[查阅资料]Cl₂与KOH溶液在20℃以下反应生成KClO，在较高温度下则生成KClO₃；K₂FeO₄易溶于水、微溶于浓KOH溶液，在0℃～5℃的强碱性溶液中较稳定．
[制备KClO及K₂FeO₄]
（1）仪器a的名称：分液漏斗，装置C中三颈瓶置于冰水浴中的目的是防止Cl₂与KOH反应生成KClO₃．
（2）装置B吸收的气体是HCl，装置D的作用是吸收Cl₂，防止污染空气．
（3）C中得到足量KClO后，将三颈瓶上的导管取下，依次加入KOH溶液、Fe（NO₃）₃溶液，水浴控制反应温度为25℃，搅拌1.5 h，溶液变为紫红色（含K₂FeO₄），该反应的离子方程式为3ClO^-+2Fe³⁺+10OH^-═2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．再加入饱和KOH溶液，析出紫黑色晶体，过滤，得到K₂FeO₄粗产品．
（4）K₂FeO₄粗产品含有Fe（OH）₃、KCl等杂质，其提纯步骤为：
①将一定量的K₂FeO₄粗产品溶于冷的3 mol/L KOH溶液中，②过滤，③将滤液置于冰水浴中，向滤液中加入饱和KOH溶液，
④搅拌、静置、过滤，用乙醇洗涤2～3次，⑤在真空干燥箱中干燥．
[测定产品纯度]
（5）称取提纯后的K₂FeO₄样品0.2100 g于烧杯中，加入强碱性亚铬酸盐溶液，反应后再加稀硫酸调节溶液呈强酸性，配成250 mL溶液，取出25.00 mL放入锥形瓶，用0.01000 mol/L的（NH₄）₂Fe（SO₄）₂溶液滴定至终点，重复操作2次，平均消耗（NH₄）₂Fe（SO₄）₂溶液30.00 mL．涉及主要反应为：Cr（OH）₄^-+FeO₄^2-═Fe（OH）₃↓+CrO₄^2-+OH^-
Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O
则该K₂FeO₄样品的纯度为94.3%．

Answer 1

分析 根据实验装置图可知，A装置中用二氧化锰与浓盐酸加热制得氯气，氯气中有挥发出的来的氯化氢，所以B装置中饱和食盐水是除去氯气中的氯化氢，装置C中用氯气与氢氧化钾溶液应制得次氯酸钾，为防止在较高温度下生成KClO₃，C装置中用冰水浴，反应的尾气氯气用D装置中氢氧化钠吸收，
（1）根据装置图可知仪器名称；Cl₂与KOH溶液在20℃以下反应生成KClO，在较高温度下则生成KClO₃，据此判断冰水浴的原因；
（2）氯气中有氯化氢需要除去，氯气有毒，需要进行尾气吸收；
（3）足量KClO中依次加入KOH溶液、Fe（NO₃）₃溶液，发生氧化还原反应生成K₂FeO₄、KCl和水等，据此书写该反应的离子方程式；
（4）K₂FeO₄易溶于水、微溶于浓KOH溶液，所以提纯K₂FeO₄粗产品时可以①将一定量的K₂FeO₄粗产品溶于冷的3 mol/L KOH溶液中，②过滤，③将滤液置于冰水浴中，向滤液中加入饱和KOH溶液，④搅拌、静置、过滤，用乙醇洗涤2～3次，⑤在真空干燥箱中干燥，据此答题；
（5）根据反应Cr（OH）₄^-+FeO₄^2-═Fe（OH）₃↓+CrO₄^2-+OH^-和Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O，可得关系式2FeO₄^2-～Cr₂O₇^2-～6Fe²⁺，利用（NH₄）₂Fe（SO₄）₂的物质的量可计算得高铁酸钾的质量，进而确定K₂FeO₄样品的纯度；

解答 解：根据实验装置图可知，A装置中用二氧化锰与浓盐酸加热制得氯气，氯气中有挥发出的来的氯化氢，所以B装置中饱和食盐水是除去氯气中的氯化氢，装置C中用氯气与氢氧化钾溶液应制得次氯酸钾，为防止在较高温度下生成KClO₃，C装置中用冰水浴，反应的尾气氯气用D装置中氢氧化钠吸收，
（1）根据装置图可知仪器a的名称是分液漏斗，Cl₂与KOH溶液在20℃以下反应生成KClO，在较高温度下则生成KClO₃，所以冰水浴的目的是防止Cl₂与KOH反应生成KClO₃，
故答案为：分液漏斗；防止Cl₂与KOH反应生成KClO₃；
（2）氯气中有氯化氢需要除去，氯气有毒，需要进行尾气吸收，所以装置B吸收的气体是HCl，装置D的作用是吸收Cl₂，防止污染空气，
故答案为：HCl；吸收Cl₂，防止污染空气；
（3）足量KClO中依次加入KOH溶液、Fe（NO₃）₃溶液，发生氧化还原反应生成K₂FeO₄、KCl和水等，反应的离子方程式为3ClO^-+2Fe³⁺+10OH^-═2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，
故答案为：3ClO^-+2Fe³⁺+10OH^-═2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
（4）K₂FeO₄易溶于水、微溶于浓KOH溶液，所以提纯K₂FeO₄粗产品时可以①将一定量的K₂FeO₄粗产品溶于冷的3 mol/L KOH溶液中，②过滤，③将滤液置于冰水浴中，向滤液中加入饱和KOH溶液，④搅拌、静置、过滤，用乙醇洗涤2～3次，⑤在真空干燥箱中干燥，
故答案为：过滤；将滤液置于冰水浴中，向滤液中加入饱和KOH溶液；
（5）根据反应Cr（OH）₄^-+FeO₄^2-═Fe（OH）₃↓+CrO₄^2-+OH^-和Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O，可得关系式2FeO₄^2-～Cr₂O₇^2-～6Fe²⁺，根据题意可知，（NH₄）₂Fe（SO₄）₂的物质的量为0.03L×0.01000 mol/L=0.0003mol，所以高铁酸钾的质量为$0.0003mol×\frac{1}{3}×198g/mol$×$\frac{250mL}{25mL}$=0.198g，所以K₂FeO₄样品的纯度为$\frac{0.198g}{0.2100g}$×100%=94.3%，
故答案为：94.3%；

点评 本题考查实验制备方案、氧化还原反应的离子方程式的书写、物质的分离提纯、对条件与操作的分析评价、纯度的计算等，是对学生综合能力的考查，注意题目信息的迁移运用，难度中等．