Question

19．K₂FeO₄是一种高效的多功能的水处理剂，工业上常采用NaClO氧化法生产，生产流程如下：

试回答下列问题：
（1）写出反应①的化学方程式并标明电子转移的方向和数目：；
（2）完成“反应器”中反应的离子方程式：2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-═2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．
（3）转化过程中反应的化学方程式为：Na₂FeO₄+2KOH=K₂FeO₄+2NaOH；
（4）某温度下，NaClO浓度与K₂FeO₄的生成率关系如图，当K₂FeO₄生成率最高时NaClO的物质的量浓度为3.7mol/L（结果保留两位有效数字）

（5）操作①的名称是过滤．在提纯产品过程中采用重结晶、过滤、用异丙醇洗涤、低温干燥的方法，其中，用异丙醇而不用水洗涤的原因是K₂FeO₄ 在水溶液中易水解，选择异丙醇洗涤可以抑制K₂FeO₄水解．

Answer 1

分析 （1）（2）（3）向NaOH溶液中通入Cl₂，发生的反应为Cl₂+2NaOH=NaCl+NaClO+H₂O，然后向溶液中加入Fe（NO₃）₃，发生的反应为3NaClO+2 Fe（NO₃）₃+10NaOH=2Na₂FeO₄↓+3NaCl+6NaNO₃+5H₂O，向溶液中加入HCl来调节溶液的pH，然后过滤得到NaCl，向滤液中加入饱和KOH，利用溶解度不同，发生反应：Na₂FeO₄+2KOH=K₂FeO₄+2NaOH，过滤得到粗的K₂FeO₄，通过提纯得到纯的K₂FeO₄．
（4）由图可知，NaClO在275g/L时，K₂FeO₄的生成率最高，进而计算其物质的量浓度；
（5）K₂FeO₄ 在水溶液中易水解，应选择非水溶液抑制K₂FeO₄水解，进行洗涤．

解答 解：向NaOH溶液中通入Cl₂，发生的反应为Cl₂+2NaOH=NaCl+NaClO+H₂O，然后向溶液中加入Fe（NO₃）₃，发生的反应为3NaClO+2 Fe（NO₃）₃+10NaOH=2Na₂FeO₄↓+3NaCl+6NaNO₃+5H₂O，向溶液中加入HCl来调节溶液的pH，然后过滤得到NaCl，向滤液中加入饱和KOH，利用溶解度不同，发生反应：Na₂FeO₄+2KOH=K₂FeO₄+2NaOH，过滤得到粗的K₂FeO₄，通过提纯得到纯的K₂FeO₄，
（1）反应①的化学方程式为：Cl₂+2NaOH=NaCl+NaClO+H₂O，标出电子转移数目与方向为：，
故答案为：；
（2）反应器中发生的反应为：3NaClO+2 Fe（NO₃）₃+10NaOH=2Na₂FeO₄↓+3NaCl+6NaNO₃+5H₂O，离子方程式为：2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-═2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O
故答案为：2；3；10；2；3；5；H₂O；
（3）转化过程利用溶解度不同，由Na₂FeO₄转化为K₂FeO₄，反应方程式为：Na₂FeO₄+2KOH=K₂FeO₄+2NaOH，
故答案为：Na₂FeO₄+2KOH=K₂FeO₄+2NaOH；
（4）由图可知，NaClO在275g/L时，K₂FeO₄的生成率最高，NaClO的物质的量浓度为$\frac{\frac{275g}{74.5g/mol}}{1L}$=3.7mol/L，
故答案为：3.7mol/L，
（5）操作①是分离互不相溶的固体与液态，应采取过滤操作，K₂FeO₄ 在水溶液中易水解，选择异丙醇洗涤可以抑制K₂FeO₄水解，
故答案为：过滤；K₂FeO₄ 在水溶液中易水解，选择异丙醇洗涤可以抑制K₂FeO₄水解．

点评 本题考查学生对工艺流程的理解、对操作的评价分析、物质的分离提纯、氧化还原反应等，需要学生具有扎实的基础知识及灵活运用知识解决问题的能力，难度中等．