Question

高鐵酸鉀是一種新型高效多功能水處理劑．工業(yè)上常采用NaClO氧化法生產(chǎn)，反應(yīng)原理為：
①在堿性條件下，利用NaClO氧化Fe（NO₃）₃制得Na₂FeO₄：3NaClO+2Fe（NO₃）₃+10NaOH=2Na₂FeO₄↓+3NaCl+6NaNO₃+5H₂O
②Na₂FeO₄與KOH反應(yīng)生成K₂FeO₄：Na₂FeO₄+2KOH=K₂FeO₄+2NaOH
主要的生產(chǎn)流程如下：

（1）加入鹽酸調(diào)節(jié)溶液pH時需用pH試紙粗略測試pH以控制加入鹽酸的量．實(shí)驗(yàn)室用pH試紙測定溶液pH的操作是

 

．
（2）流程圖中“轉(zhuǎn)化”（反應(yīng)③）是在某低溫下進(jìn)行的，說明此溫度下K_sp（K₂FeO₄）

 

K_sp（Na₂FeO₄）（填“＞”或“＜”或“=”）．
（3）反應(yīng)的溫度、原料的濃度和配比對高鐵酸鉀的產(chǎn)率都有影響．
圖1為不同的溫度下，F(xiàn)e（NO₃）₃不同質(zhì)量濃度對K₂FeO₄生成率的影響；
圖2為一定溫度下，F(xiàn)e（NO₃）₃質(zhì)量濃度最佳時，NaClO濃度對K₂FeO₄生成率的影響．
工業(yè)生產(chǎn)中最佳溫度為

 

℃，此時Fe（NO₃）₃與NaClO兩種溶液最佳質(zhì)量濃度之比為

 

．

（4）K₂FeO₄在水溶液中易“水解”：4FeO₄^2-+10H₂O?4Fe（OH）₃+8OH^-+3O₂．在“提純”K₂FeO₄中采用重結(jié)晶、洗滌、低溫烘干的方法，則洗滌劑最好選用

 

 溶液（填序號）．
A．H₂O     B．CH₃COONa、異丙醇   C．NH₄Cl、異丙醇   D．Fe（NO₃）₃、異丙醇
（5）K₂FeO₄處理水時，不僅能消毒殺菌，還能除去水體中的H₂S、NH₃等，生成的Fe（OH）₃膠體還能吸附水中的懸浮雜質(zhì)．根據(jù)污染物的實(shí)際情況向水中加入適量的K₂FeO₄將污染物轉(zhuǎn)化為無污染的物質(zhì)，試寫出K₂FeO₄處理含有NH₃污水時與NH₃反應(yīng)的離子方程式

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：向NaOH溶液中通入Cl₂，發(fā)生的反應(yīng)為Cl₂+2NaOH=NaCl+NaClO+H₂O，然后向溶液中加入Fe（NO₃）₃，發(fā)生的反應(yīng)為3NaClO+2 Fe（NO₃）₃+10NaOH=2Na₂FeO₄↓+3NaCl+6NaNO₃+5H₂O，向溶液中加入HCl來調(diào)節(jié)溶液的pH，然后過濾得到NaCl，向?yàn)V液中加入飽和KOH，發(fā)生反應(yīng)Na₂FeO₄+2KOH=K₂FeO₄+2NaOH，分離得到粗的K₂FeO₄，通過提純得到純的K₂FeO₄，
（1）用pH試紙測定溶液pH的方法是：取一小塊試紙?jiān)诒砻婷蠡虿Ａ�片上，用玻璃棒蘸取待測液，點(diǎn)在PH試紙上，再與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對照；           
（2）由流程圖可知，“轉(zhuǎn)化”（反應(yīng)③）是Na₂FeO₄→K₂FeO₄，該轉(zhuǎn)化是在某低溫下進(jìn)行的，說明此溫度下K₂FeO₄的溶解度小于Na₂FeO₄；
（3）Fe（NO₃）₃濃度一定，K₂FeO₄的生成率最高時的溫度為最佳溫度；
由圖1可知，F(xiàn)e（NO₃）₃濃度在375g/L時，K₂FeO₄的生成率最高，由圖2可知，NaClO在255g/L時，K₂FeO₄的生成率最高，據(jù)此計(jì)算Fe（NO₃）₃與NaClO兩種溶液最佳質(zhì)量濃度之比；
（4）K₂FeO₄ 在水溶液中易水解呈堿性，應(yīng)選擇堿性非水溶液抑制K₂FeO₄水解，進(jìn)行洗滌；
（5）由題目信息可知，K₂FeO₄處理含有NH₃污水時生成Fe（OH）₃膠體，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒可知，生成無污染的物質(zhì)為氮?dú)�，由電荷守恒可知，還生成KOH．

解答： 解：向NaOH溶液中通入Cl₂，發(fā)生的反應(yīng)為Cl₂+2NaOH=NaCl+NaClO+H₂O，然后向溶液中加入Fe（NO₃）₃，發(fā)生的反應(yīng)為3NaClO+2 Fe（NO₃）₃+10NaOH=2Na₂FeO₄↓+3NaCl+6NaNO₃+5H₂O，向溶液中加入HCl來調(diào)節(jié)溶液的pH，然后過濾得到NaCl，向?yàn)V液中加入飽和KOH，發(fā)生反應(yīng)Na₂FeO₄+2KOH=K₂FeO₄+2NaOH，分離得到粗的K₂FeO₄，通過提純得到純的K₂FeO₄，
（1）用pH試紙測定溶液pH的方法是：取一小塊試紙?jiān)诒砻婷蠡虿Ａ�片上，用玻璃棒蘸取待測液，點(diǎn)在pH試紙上，再與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對照，
故答案為：取一小塊試紙?jiān)诒砻婷蠡虿Ａ�片上，用玻璃棒蘸取待測液，點(diǎn)在PH試紙上，再與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對照；
（2）由流程圖可知，“轉(zhuǎn)化”（反應(yīng)③）是Na₂FeO₄→K₂FeO₄，該轉(zhuǎn)化是在某低溫下進(jìn)行的，說明此溫度下K₂FeO₄的溶解度小于Na₂FeO₄，二者結(jié)構(gòu)類型相同，所以K_sp（K₂FeO₄）＜K_sp（Na₂FeO₄），
故答案為：＜；
（3）由圖1可知，F(xiàn)e（NO₃）₃濃度一定，溫度在26℃時，K₂FeO₄的生成率最高，故工業(yè)生產(chǎn)中最佳溫度為26℃；
由圖1可知，F(xiàn)e（NO₃）₃濃度在330g/L時，K₂FeO₄的生成率最高，由圖2可知，NaClO在275g/L時，K₂FeO₄的生成率最高，所以Fe（NO₃）₃與NaClO兩種溶液最佳質(zhì)量濃度之比為330g/L：275g/L=6：5，
故答案為：26；6：5；
（4）K₂FeO₄ 在水溶液中易水解呈堿性，應(yīng)選擇堿性非水溶液抑制K₂FeO₄水解，進(jìn)行洗滌．
A．K₂FeO₄在水溶液中易“水解”：4FeO₄^2-+10H₂O?4Fe（OH）₃+8OH^-+3O₂，且容易損失，不能用水洗，故A錯誤；
B．CH₃COONa、異丙醇，能抑制水解，減少洗滌損失，故B正確；
C．NH₄Cl不能抑制水解，促進(jìn)水解，故C錯誤；
D．Fe（NO₃）₃不能抑制水解，促進(jìn)水解，故D錯誤，
故選：B；
（5）由題目信息可知，K₂FeO₄處理含有NH₃污水時生成Fe（OH）₃膠體，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒可知，生成無污染的物質(zhì)為氮?dú)�，由電荷守恒可知，還生成KOH，反應(yīng)離子方程式為：2FeO₄^2-+2NH₃?H₂O=2Fe（OH）₃（膠體）+N₂↑+4OH^-，
故答案為：2FeO₄^2-+2NH₃?H₂O=2Fe（OH）₃（膠體）+N₂↑+4OH^-．

點(diǎn)評：本題考查混合物的分離和提純，涉及pH的測定、難溶物溶解平衡、離子反應(yīng)等知識點(diǎn)，明確物質(zhì)性質(zhì)是解本題關(guān)鍵，同時考查學(xué)生對元素化合物知識的掌握、分析問題及基本操作能力，難點(diǎn)是圖象分析，題目難度中等．