Question

【題目】實(shí)驗(yàn)室用圖1所示裝置制備KClO溶液，并通過KClO溶液與FeCl3溶液的反應(yīng)制備高效水處理劑K2FeO4。

已知K2FeO4具有下列性質(zhì)： ①可溶于水，微溶于飽和KOH溶液；②在0~5℃的強(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。

回答下列問題:

（1）裝置A用于產(chǎn)生氯氣，若選用圖2中的甲裝置，反應(yīng)的離子方程式是________，若選用裝置乙，其中的導(dǎo)管a的作用是________。

（2）Cl2與KOH在較高溫度下反應(yīng)生成KClO3。在不改變KOH溶液的濃度和體積的條件下，控制反應(yīng)在0～5℃進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)中可采取的措施是________；在通入氯氣的過程中，不斷攪拌的目的是_____________。

（3）制備K2FeO4時(shí)，KClO飽和溶液與FeCl3飽和溶液的混合方式為______，反應(yīng)的離子方程式是____________。

（4）提純K2FeO4粗產(chǎn)品[含有Fe(OH)3、KCl等雜質(zhì)]的實(shí)驗(yàn)方案為:將K2FeO4粗產(chǎn)品溶于冷的3mol/LKOH溶液中________(填操作名稱)，將濾液置于冰水浴中，再加入______，攪拌、靜置、再過濾，晶體用適量乙醇洗滌2～3次后，在真空干燥箱中干燥。

Answer 1

【答案】 MnO2+4H++2Cl-Cl2↑+Mn2++2H2O 平衡氣壓，使分液漏斗中的液體能順利滴下 將裝置C中的三頸燒瓶放在冰水浴中 使氯氣與堿液充分混合反應(yīng)，同時(shí)及時(shí)散熱，防止生成雜質(zhì) 將FeCl3飽和溶液慢慢滴入KClO溶液中 3ClO-+2Fe3++10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O 過濾 飽和KOH溶液

【解析】（1）若選用圖2中的甲裝置制取氯氣，實(shí)際就是沿用實(shí)驗(yàn)室制取氯氣的方法，所以其方程式為：MnO2+4H++2Cl-Cl2↑+Mn2++2H2O。乙裝置中的導(dǎo)管a的作用是平衡分液漏斗上方和下方壓強(qiáng)，使其中的液體能順利的滴下來。

（2）為了保證實(shí)驗(yàn)過程在低溫下進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)該將三頸瓶放在冰水浴中。通入氯氣時(shí)要不斷攪拌，除了增大氯氣與溶液的接觸面積加快反應(yīng)速率以外，還有使反應(yīng)放出的熱量盡快散發(fā)，防止生成氯化鉀雜質(zhì)的目的。

（3）制備K2FeO4時(shí)，應(yīng)該將FeCl3飽和溶液慢慢滴入KClO溶液中，原因是：題目已知K2FeO4在Fe3+和Fe(OH)3催化作用下發(fā)生分解，所以要保證溶液中基本沒有Fe3+，將FeCl3飽和溶液慢慢滴入KClO溶液中，每次加入的少量Fe3+與次氯酸根直接反應(yīng)，保證了溶液中基本沒有Fe3+。ClO-將Fe3+氧化為FeO42-，本身被還原Cl-，反應(yīng)的方程式為：3ClO-+2Fe3++10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O。

（4）將K2FeO4粗產(chǎn)品溶于冷的3mol/LKOH溶液中，目的是將高鐵酸鉀和氯化鉀溶入水中（題目說高鐵酸鉀可溶于水，加入氫氧化鉀是為了保證高鐵酸鉀穩(wěn)定存在，同時(shí)降低氫氧化鐵溶解度），經(jīng)過濾，將濾液置于冰水浴中，再加入飽和氫氧化鉀溶液（題目說，高鐵酸鉀微溶于飽和氫氧化鉀溶液）使高鐵酸鉀析出，再過濾即得產(chǎn)品。