Question

15．实验室用图所示装置制备KClO溶液，并通过KClO溶液与Fe（NO₃）₃溶液的反应制备高效水处理剂K₂FeO₄．已知K₂FeO₄具有下列性质：
①可溶于水、微溶于浓KOH溶液；
②在0℃-5℃、强碱性溶液中比较稳定；
③在Fe³⁺和Fe（OH）₃催化作用下发生分解；
④在酸性至弱碱性条件下，能与水反应生成Fe（OH）₃和O₂．

（1）装置A中KMnO₄与盐酸反应生成MnCl₂和Cl₂，其离子方程式为2MnO₄^-+16H⁺+10Cl^-=2Mn²⁺+5Cl₂↑+8H₂O，将制备的Cl₂通过装置B可除去HCl（填化学式）．
（2）Cl₂和KOH在较高温度下反应生成KClO₃，在不改变KOH溶液的浓度和体积的条件下，控制反应在0℃～5℃进行，实验中可采取的措施是缓慢滴加盐酸、装置C用冰水浴中
（3）制备K₂FeO₄时，KClO饱和溶液与Fe（NO₃）₃饱和溶液的混合操作为在搅拌下，将Fe（NO₃）₃饱和溶液缓慢滴加到KClO 饱和溶液中
（4）提纯K₂FeO₄粗产品[含有Fe（OH）₃、KCl等杂质]的实验方案（请简要作答）：
将一定量的K₂FeO₄粗产品溶于冷的3mol•L^-1KOH溶液中，用砂芯漏斗过滤，将滤液置于冰水浴中，向滤液中加入饱和的KOH溶液，再用砂芯漏斗过滤，晶体用乙醇洗涤2-3次后，在真空干燥箱中干燥（实验中须使用的试剂有：饱和KOH溶液，乙醇；可使用的仪器有：砂芯漏斗，真空干燥箱）．

Answer 1

分析 根据实验装置图可知，在A中用高锰酸钾与浓盐酸制得氯气，氯气中有挥发的氯化氢在B装置中用饱和食盐水除去，制得的氯气通入氢氧化钾溶液中搅拌，生成次氯酸钾，实验中氯气尾气在D装置中用氢氧化钾溶液吸收．
（1）KMnO₄具有强氧化性，将盐酸中氯离子氧化为Cl₂，结合得失电子守恒和原子守恒书写成离子方程式；根据HCl易溶于饱和食盐水，而氯气不溶分析；
（2）根据反应温度反应在0℃～5℃选择装置C应放在冰水浴中，根据充分利用原料，应降低通入氯气的速率分析；
（3）根据K₂FeO₄在Fe³⁺和Fe（OH）₃催化作用下发生分解分析；
（4）根据含有Fe（OH）₃、KCl等杂质，氢氧化铁用砂芯漏斗过滤除去，再由于K₂FeO₄可溶于水、微溶于浓KOH溶液，所以将滤液置于冰水浴中，向滤液中加入饱和的KOH溶液，析出K₂FeO₄晶体从而除去KCl，再进行过滤，用乙醇洗涤，减少因溶解导致晶体损失，最后在真空干燥箱中干燥．

解答 解：（1）KMnO₄具有强氧化性，将盐酸中氯离子氧化为Cl₂，反应还有水生成，所以离子方程式为：2MnO₄^-+16H⁺+10Cl^-=2Mn²⁺+5Cl₂↑+8H₂O，由于盐酸易挥发，制备的氯气中含有HCl，应饱和食盐水吸收HCl除去，
故答案为：2MnO₄^-+16H⁺+10Cl^-=2Mn²⁺+5Cl₂↑+8H₂O；HCl；
（2）Cl₂和KOH在较高温度下反应生成KClO₃，制取KClO温度反应在0℃～5℃，装置C应放在冰水浴中，充分利用原料，缓慢滴加盐酸，减慢生成氯气的速率，故答案为：缓慢滴加盐酸、装置C用冰水浴中；
（3）K₂FeO₄在Fe³⁺和Fe（OH）₃催化作用下发生分解，应把Fe（NO₃）₃饱和溶液滴加到KClO溶液中，具体操作为：在搅拌下，将Fe（NO₃）₃饱和溶液缓慢滴加到KClO 饱和溶液中，
故答案为：在搅拌下，将Fe（NO₃）₃饱和溶液缓慢滴加到KClO 饱和溶液中；
（4）提纯K₂FeO₄粗产品[含有Fe（OH）₃、KCl等杂质]的实验方案为：将一定量的K₂FeO₄粗产品溶于冷的3mol•L^-1KOH溶液中，用砂芯漏斗过滤，将滤液置于冰水浴中，向滤液中加入饱和的KOH溶液，再用砂芯漏斗过滤，晶体用乙醇洗涤2-3次后，在真空干燥箱中干燥，
故答案为：用砂芯漏斗过滤，将滤液置于冰水浴中，向滤液中加入饱和的KOH溶液，再用砂芯漏斗过滤，晶体用乙醇洗涤2-3次后，在真空干燥箱中干燥．

点评 本题考查实验制备方案、氧化还原反应、物质的分离提纯、对条件与操作的分析评价、阅读获取信息能力，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．