Question

14．高鐵酸鉀（K₂FeO₄）是一種集氧化、吸附、絮凝于一體的新型多功能水處理劑，其生產(chǎn)工藝如下：

（1）寫(xiě)出工業(yè)上制取Cl₂的化學(xué)方程式2NaCl+2H₂O $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑．
（2）在“反應(yīng)液I”中加入KOH固體的目的是①與“反應(yīng)液I”中過(guò)量的Cl₂繼續(xù)反應(yīng)生成KClO，②提供堿性環(huán)境．
（3）寫(xiě)出Fe（NO₃）₃溶液與堿性KClO溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式：2Fe（NO₃）₃+3KClO+10KOH=2K₂FeO₄+3KCl+6KNO₃+5H₂O．
（4）K₂FeO₄可作為新型多功能水處理劑的原因是：①K₂FeO₄具有強(qiáng)氧化性，可殺菌消毒，②還原產(chǎn)物Fe元素為+3價(jià)，在水中形成Fe（OH）₃膠體，可吸附水中懸浮物形成沉淀．
（5）從“反應(yīng)液II”中分離出K₂FeO₄后，副產(chǎn)品是KNO₃、KCl（寫(xiě)化學(xué)式）．
（6）該工藝每得到1.98kg K₂FeO₄，理論上消耗Cl₂的物質(zhì)的量為15mol．

Answer 1

分析 足量Cl₂通入和KOH溶液中，溫度低時(shí)發(fā)生反應(yīng)Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O，向溶液I中加入KOH，使氯氣完全反應(yīng)，且將溶液轉(zhuǎn)化為堿性溶液，只有堿性條件下次氯酸根離子才能和鐵離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成高鐵酸根離子，除去KCl得到堿性的KClO濃溶液，向堿性的KClO濃溶液中加入90%的Fe（NO₃）₃溶液，發(fā)生反應(yīng)2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，得到溶液II，純化得到濕產(chǎn)品，將濕產(chǎn)品洗滌、干燥得到晶體K₂FeO₄，
（1）工業(yè)是利用電解飽和食鹽水制取氯氣；
（2）由工藝流程可知，反應(yīng)液I中有過(guò)量的Cl₂反應(yīng)，生成更多的KClO；
（3）根據(jù)分析可知，F(xiàn)e（NO₃）₃溶液與堿性KClO溶液反應(yīng)生成高鐵酸鉀和氯化鉀，利用元素守恒可寫(xiě)出化學(xué)方程式；
（4）K₂FeO₄具有強(qiáng)氧化性，可殺菌消毒，同時(shí)被還原形成Fe（OH）₃膠體，可吸附水中懸浮物形成沉淀；
（5）由工藝流程及③可知，從“反應(yīng)液II”中分離出K₂FeO₄后，會(huì)有副產(chǎn)品KNO₃、KCl；
（6）根據(jù)反應(yīng)Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O和2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，可得關(guān)系式2K₂FeO₄～3Cl₂，根據(jù)關(guān)系式可計(jì)算出氯氣的物質(zhì)的量；

解答 （1）工業(yè)是利用電解飽和食鹽水制取氯氣．反應(yīng)方程式為：2NaCl+2H₂O $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，
故答案為：2NaCl+2H₂O $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑；
（2）由工藝流程可知，反應(yīng)液I中有過(guò)量的Cl₂反應(yīng)，加KOH固體的目的是與過(guò)量的Cl₂繼續(xù)反應(yīng)生成KClO，
故答案為：與“反應(yīng)液I”中過(guò)量的Cl₂繼續(xù)反應(yīng)生成KClO；
（3）根據(jù)分析可知，F(xiàn)e（NO₃）₃溶液與堿性KClO溶液反應(yīng)生成高鐵酸鉀和氯化鉀，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Fe（NO₃）₃+3KClO+10KOH=2K₂FeO₄+3KCl+6KNO₃+5H₂O，
故答案為：2Fe（NO₃）₃+3KClO+10KOH=2K₂FeO₄+3KCl+6KNO₃+5H₂O；
（4）K₂FeO₄具有強(qiáng)氧化性，可殺菌消毒，同時(shí)被還原形成Fe（OH）₃膠體，可吸附水中懸浮物形成沉淀，所以K₂FeO₄可作為新型多功能水處理劑的原因是①K₂FeO₄具有強(qiáng)氧化性，可殺菌消毒；②還原產(chǎn)物Fe元素為+3價(jià)，在水中形成Fe（OH）₃膠體，可吸附水中懸浮物形成沉淀，
故答案為：K₂FeO₄具有強(qiáng)氧化性，可殺菌消毒；還原產(chǎn)物Fe元素為+3價(jià)，在水中形成Fe（OH）₃膠體，可吸附水中懸浮物形成沉淀；
（5）由工藝流程及③可知，從“反應(yīng)液II”中分離出K₂FeO₄后，會(huì)有副產(chǎn)品KNO₃、KCl，
故答案為：KNO₃、KCl；
（6）根據(jù)反應(yīng)Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O和2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，可得關(guān)系式2K₂FeO₄～3Cl₂，1.98kg K₂FeO₄的物質(zhì)的量為10mol，根據(jù)關(guān)系式可知氯氣的物質(zhì)的量為15mol，
故答案為：15．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的分離和提純，側(cè)重考查學(xué)生分析、計(jì)算能力和思維的縝密性，涉及氧化還原反應(yīng)方程式的配平、離子方程式的書(shū)寫(xiě)，會(huì)從整體上分析物質(zhì)分離流程，知道每一步發(fā)生的反應(yīng)及基本操作，題目難度不大．