Question

5．高铁酸钾（K₂FeO₄）是一种集氧化、吸附、絮凝于一体的新型多功能水处理剂．
其生产工艺如下：回答下列问题：

（1）该生产工艺应在温度较低（填“温度较高”或“温度较低”）的情况下进行，在溶液I中加入KOH固体的目的是与溶液Ⅰ中过量的Cl₂继续反应，生成更多的KClO，为下一步反应提供碱性环境．
（2）从溶液Ⅱ中分离出K₂FeO₄后，还会有副产品KNO₃、KCl，则反应③中发生的离子反应方程式为2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O_．
（3）高铁酸钾作为水处理剂的一个优点是能与水反应生成胶体吸附杂质，配平该反应的离子方程式：
FeO₄^2-+H₂O=Fe（OH）₃（胶体）+O₂↑+OH^-
（4）目前，人们针对K₂FeO₄的稳定性进行了大量的探索，并取得了一定的进展．下列物质中有可能提高化合物K₂FeO₄水溶液稳定性的是（填代号）b．
a．亚硫酸钠    b．KOH    c．醋酸    d．Fe（NO₃）₃．

Answer 1

分析 足量Cl₂通入和KOH溶液中，温度低时发生反应Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O，向溶液I中加入KOH，使氯气完全反应，且将溶液转化为碱性溶液，只有碱性条件下次氯酸根离子才能和铁离子发生氧化还原反应生成高铁酸根离子，除去KCl得到碱性的KClO浓溶液，向碱性的KClO浓溶液中加入90%的Fe（NO₃）₃溶液，发生反应2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，得到溶液II，纯化得到湿产品，将湿产品洗涤、干燥得到晶体K₂FeO₄，
（1）由工艺流程可知，氯气与氢氧化钾反应生成次氯酸钾，根据信息可知选择反应的条件，溶液I中有过量的Cl₂反应，生成更多的KClO；
（2）根据题目信息、氧化还原反应中化合价发生变化确定产物以及电子得失守恒和质量守恒来配平；
（3）根据氧化还原反应电子得失守恒配平；
（4）根据提给信息：在常温和干燥的条件下，化合物K₂FeO₄可以稳定的存在，但它在水溶液中不稳定等分析如何提高K₂FeO₄水溶液稳定性．

解答 解：（1）由工艺流程可知，氯气与氢氧化钾反应生成次氯酸钾，根据信息可知选择反应的条件，溶液I中有过量的Cl₂反应，生成更多的KClO，为下一步反应提供碱性环境，
故答案为：温度较低；与溶液Ⅰ中过量的Cl₂继续反应，生成更多的KClO，为下一步反应提供碱性环境；
（2）据题目信息和氧化还原反应中化合价发生变化确定找出反应物：Fe³⁺、ClO^-，生成物：FeO₄^2-、Cl^-，根据电子得失守恒和质量守恒来配平，可得2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O． 
故答案为：2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；  
（3）根据电子得失守恒和质量守恒来配平，可得4FeO₄^2-+10H₂O═4Fe（OH）₃（胶体）+3O₂↑+8OH^-．    
故答案为：4FeO₄^2-+10H₂O═4Fe（OH）₃（胶体）+3O₂↑+8OH^-；
（4）a．亚硫酸钠具有还原性，会被高铁酸钾氧化，故a错误；
b．高铁酸钾在碱性条件下生成，故b正确；
c．高铁酸钾在水溶液中不稳定，与酸反应，故c错误；
d．在常温和干燥的条件下，高铁酸钾可以稳定的存在，但它在水溶液中不稳定，故d错误；
故答案为：b．

点评 本题结合高铁酸钾（K₂FeO₄）的制备主要考查了氧化还原反应的知识、离子的检验等，培养了学生运用知识的能力．