Question

【題目】高鐵酸鉀（K2FeO4）是一種綠色高效水處理劑。某學(xué)習(xí)小組用下圖所示裝置（夾持儀器已略去）制備KClO溶液，并通過KClO溶液與Fe(NO3)3溶液的反應(yīng)制備K2FeO4。

查閱資料知K2FeO4的部分性質(zhì)如下：①可溶于水、微溶于濃KOH溶液；②在0℃～5℃、強(qiáng)堿性溶液中比較穩(wěn)定；③在Fe3＋和Fe(OH)3催化作用下發(fā)生分解；④在酸性至弱堿性條件下，能與水反應(yīng)生成Fe(OH)3和O2。請(qǐng)回答下列問題：

（1）裝置A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。

（2）儀器C和D中都盛有KOH溶液，其中C中KOH溶液的作用是 。

（3）Cl2與KOH的濃溶液在較高溫度下反應(yīng)生成KClO3。為保證反應(yīng)生成KClO，需要將反應(yīng)溫度控制在0～5℃下進(jìn)行，在不改變KOH溶液濃度的前提下，實(shí)驗(yàn)中可以采取的措施是 。

（4）在攪拌下，將Fe(NO3)3飽和溶液緩慢滴加到KClO飽和溶液中即可制取K2FeO4，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式 ；該操作不能將KClO飽和溶液滴加到Fe(NO3)3飽和溶液中，其原因是 。

（5）制得的粗產(chǎn)品中含有Fe(OH)3、KCl等雜質(zhì)。提純方案：將一定量的K2FeO4粗產(chǎn)品溶于冷的3 mol/LKOH溶液中，用砂芯漏斗（硬質(zhì)高硼玻璃）過濾，將濾液置于冰水浴中，向?yàn)V液中加入飽和KOH溶液，攪拌、靜置，再用砂芯漏斗過濾，晶體用適量乙醇洗滌2～3次后，在真空干燥箱中干燥。

①第一次和第二次過濾得到的固體分別對(duì)應(yīng)的是（填化學(xué)式） 、 ，過濾時(shí)不用普通漏斗而采用砂芯漏斗的原因是(用離子方程式說明) 。

②晶體用乙醇洗滌的原因是 。

Answer 1

【答案】（1）2KMnO4+16HCl＝2HCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O（2）和Cl2反應(yīng)制備KClO

（3）裝置C加冰水冷卻

（4）2Fe(NO3)3+3KClO+10KOH＝2K2FeO4+3KCl+6KNO3+5H2O

生成的K2FeO4在Fe3+催化作用下會(huì)發(fā)生分解

（5）①Fe(OH)3 K2FeO4 SiO2+OH-=SiO32-+H2O②乙醇揮發(fā)時(shí)帶走水分，防止K2FeO4與水反應(yīng)

【解析】

試題分析：（1）KMnO4具有強(qiáng)氧化性，把鹽酸中Cl－氧化成Cl2，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2KMnO4+16HCl＝2HCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O；

（2）通過KClO溶液與Fe(NO3)3溶液的反應(yīng)制備K2FeO4，所以C中KOH溶液的作用是和Cl2反應(yīng)制備KClO ；

（3）Cl2和KOH在較高溫度下反應(yīng)生成KClO3，制取KClO溫度在0℃～5℃，裝置C放在冰水浴中，防止鹽酸的浪費(fèi)，滴加濃鹽酸時(shí)應(yīng)緩慢滴加；

（4）根據(jù)原子守恒可知反應(yīng)中還有氯化鉀、硝酸鉀和水生成，則反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Fe(NO3)3+3KClO+10KOH＝2K2FeO4+3KCl+6KNO3+5H2O；由于高鐵酸鉀在Fe3＋和Fe(OH)3催化作用下發(fā)生分解，說明應(yīng)把硝酸鐵滴加到KClO中；

（5）①氫氧化鐵不溶于水，所以第一次過濾得到的固體是氫氧化鐵；由于高鐵酸鉀可溶于水、微溶于濃KOH溶液，所以第二次過濾得到的是高鐵酸鉀。由于二氧化硅能與強(qiáng)堿反應(yīng)，所以過濾時(shí)不用普通漏斗而采用砂芯漏斗，反應(yīng)的離子方程式為SiO2+OH-=SiO32-+H2O；

②乙醇揮發(fā)時(shí)帶走水分，可防止K2FeO4與水反應(yīng)，所以晶體用乙醇洗滌。