Question

【題目】高鐵酸鉀（K2FeO4）是一種高效凈水劑。已知：K2FeO4易溶于水，微溶于濃KOH溶液；在酸性或中性溶液中不穩(wěn)定，在0～5℃的強(qiáng)堿性溶液中較穩(wěn)定。某實(shí)驗(yàn)小組欲制備高鐵酸鉀并測(cè)定其純度。

Ⅰ.制備高鐵酸鉀（夾持裝置略）

（1）裝置A為氯氣發(fā)生裝置，其中盛放高錳酸鉀的儀器名稱為__。

（2）將除雜裝置B補(bǔ)充完整并標(biāo)明所用試劑__。

（3）裝置C中Cl2與Fe(OH)3、KOH反應(yīng)生成K2FeO4的化學(xué)方程式是____。

（4）實(shí)驗(yàn)時(shí)將裝置C置于冰水浴中，其原因是____。

（5）實(shí)驗(yàn)后經(jīng)結(jié)晶法得到的K2FeO4晶體仍含較多雜質(zhì)，要得到更純的晶體，還應(yīng)采取的操作方法是____。

Ⅱ.測(cè)定產(chǎn)品純度

（6）將wg K2FeO4粗產(chǎn)品溶于過量的堿性亞鉻酸鹽溶液中，充分反應(yīng)后，加入稀硫酸酸化至pH為2，在所得的重鉻酸鹽溶液中加入5滴二苯胺磺酸鈉溶液作指示劑，然后用c mol·L1(NH4)2Fe(SO4)2標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液VmL。已知該過程中涉及的離子反應(yīng)主要有三個(gè)：

①Cr(OH)4+ FeO42-=Fe(OH)3↓+CrO42-+OH，

②_______，

③Cr2O72-+6Fe2++ 14H+=6Fe3+ +2Cr3+ +7H2O。

該粗產(chǎn)品中K2FeO4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為__（用含w、c、V的代數(shù)式表示）。若滴定管沒有用標(biāo)準(zhǔn)液潤(rùn)洗，則測(cè)得的結(jié)果__（填“偏高”“偏低”或“無(wú)影響”）。

Answer 1

【答案】圓底燒瓶 3Cl2＋2Fe(OH)3＋10KOH=2K2FeO4＋6KCl＋8H2O K2FeO4在0～5℃環(huán)境中較穩(wěn)定，防止副反應(yīng)發(fā)生 重結(jié)晶 2CrO42－＋2H＋Cr2O72－＋H2O 或或 偏高

【解析】

Ⅰ利用濃鹽酸和KMnO4制備Cl2，制備的Cl2常含有HCl，需要用飽和食鹽水除雜，Cl2、Fe(OH)3和KOH反應(yīng)生成K2FeO4，利用NaOH溶液處理多余的Cl2。

(1)根據(jù)儀器的結(jié)構(gòu)，可知該儀器為圓底燒瓶；

(2)裝置B的作用是除去Cl2中的HCl，選用飽和食鹽水，裝置如圖所示；

(3)Cl2中Cl的化合價(jià)降低，從0降低到－1，共降低2價(jià)，Fe(OH)3中Fe的化合價(jià)升高，從＋3升高到＋6，化合價(jià)升降守恒，則Cl2和Fe(OH)3的系數(shù)比為3：2，再根據(jù)原子守恒配平，化學(xué)方程式為3Cl2＋2Fe(OH)3＋10KOH=2K2FeO4＋6KCl＋8H2O；

(4)產(chǎn)物K2FeO4在0～5℃的強(qiáng)堿性溶液中較穩(wěn)定，因此將裝置C置于冰水浴中是K2FeO4在0～5℃環(huán)境中較穩(wěn)定，防止副反應(yīng)發(fā)生；

(5)K2FeO4易溶于水中，結(jié)晶后的K2FeO4中含有較多雜質(zhì)，可以利用重結(jié)晶提純；

Ⅱ(6)根據(jù)反應(yīng)①和③，加入H2SO4酸化后，反應(yīng)①中的產(chǎn)物CrO42－轉(zhuǎn)化為Cr2O72－，離子方程為2CrO42－＋2H＋Cr2O72－＋H2O；

根據(jù)反應(yīng)方程式，可得關(guān)系式K2FeO4～CrO42－～Cr2O72－～3Fe2＋，n(K2FeO4)=n[(NH4)2Fe(SO4)2]=×cV×10－3mol，m(K2FeO4)=×cV×10－3mol×198g·mol－1=0.066cVg，則K2FeO4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為；

如果滴定管沒有用標(biāo)準(zhǔn)液潤(rùn)洗，那么消耗的標(biāo)準(zhǔn)液的體積會(huì)增加，計(jì)算得到K2FeO4的質(zhì)量會(huì)增加，質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏高。