Question

高鐵酸鉀是一種高效的多功能水處理劑．工業(yè)上常采用NaClO氧化法生產(chǎn)，原理為：3NaClO+2Fe（NO₃）₃+10NaOH=2Na₂FeO₄↓+3NaCl+6NaNO₃+5H₂O，Na₂FeO₄+2KOH=K₂FeO₄+2NaOH
主要的成產(chǎn)流程如圖1：
（1）寫出反應(yīng)①的離子方程式

 

．
（2）流程圖中“轉(zhuǎn)化”是在某低溫下進行的，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2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3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．
   ①工業(yè)生產(chǎn)中最佳溫度為

 

℃，從圖2和圖3中可知，F(xiàn)e（NO₃）₃與NaClO兩種溶液濃度均為最佳時，其質(zhì)量濃度之比為

 

．．
   ②若NaClO加入過量，反應(yīng)過程中會生成Fe（OH）₃沉淀，寫出該反應(yīng)的離子方程式：

 

．
若Fe（NO₃）₃加入過量，在堿性介質(zhì)中K₂FeO₄與Fe³⁺發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成K₃FeO₄，此反應(yīng)的離子方程式：

 

．

Answer 1

考點：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,制備實驗方案的設(shè)計

專題：實驗設(shè)計題

分析：（1）氯氣是酸性氣體，能和燒堿溶液反應(yīng)生成NaCl和NaClO；
（2）從難溶電解質(zhì)的沉淀轉(zhuǎn)化的角度分析；
（3）①尋找最佳溫度要具備的條件：該溫度下反應(yīng)速率快，生成高鐵酸鉀的產(chǎn)率較大兩方面；
②從鹽類的水解角度分析；根據(jù)反應(yīng)物和生成物書寫反應(yīng)的離子方程式．

解答： 解：根據(jù)流程，得到高鐵酸鉀，工業(yè)上常采用NaClO氧化法生產(chǎn)，原理為：向氫氧化鈉中通入氯氣，可以得到次氯酸鈉溶液，調(diào)節(jié)pH，向其中加入硝酸鐵，次氯酸鈉可以將之氧化，3NaClO+2Fe（NO₃）₃+10NaOH=2Na₂FeO₄↓+3NaCl+6NaNO₃+5H₂O，過濾，即可得到高鐵酸鈉，向其中加入氫氧化鉀，可以得到高鐵酸鉀，即Na₂FeO₄+2KOH=K₂FeO₄+2NaOH．
（1）氯氣是酸性氣體，能和燒堿溶液反應(yīng)，反應(yīng)實質(zhì)為：Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O，故答案為：Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O；
（2）根據(jù)反應(yīng)Na₂FeO₄+2KOH=K₂FeO₄+2NaOH可知，反應(yīng)生成溶解度更小的物質(zhì)，說明此溫度下K_sp（K₂FeO₄）＜K_sp（Na₂FeO₄），故答案為：＜；
（3）①尋找最佳溫度要具備的條件：該溫度下反應(yīng)速率快，生成高鐵酸鉀的產(chǎn)率較大兩方面，所以工業(yè)生產(chǎn)中最佳溫度為26℃，因為在該溫度下生成高鐵酸鉀的產(chǎn)率最大，此時Fe（NO₃）₃與NaClO兩種溶液最佳質(zhì)量濃度之比為

330

275

=1.2，即6：5，故答案為：26；6：5；
②若NaClO加入過量，氧化過程中會生成Fe（OH）₃，原因是NaClO水解呈堿性，F(xiàn)e（NO₃）₃水解呈酸性，二者發(fā)生互促水解，反應(yīng)的離子方程式為3ClO^-+Fe³⁺+3H₂O=Fe（OH）₃↓+3HClO，堿性介質(zhì)中K₂FeO₄與Fe³⁺發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成K₃FeO₄，反應(yīng)的離子方程式為2FeO₄^2-+Fe³⁺+8OH^-=3FeO₄^3-+4H₂O，
故答案為：3ClO^-+Fe³⁺+3H₂O=Fe（OH）₃↓+3HClO；2FeO₄^2-+Fe³⁺+8OH^-=3FeO₄^3-+4H₂O．

點評：本題考查物質(zhì)的制備方案的設(shè)計，題目難度中等，解答本題時注意把握題給信息，學(xué)習(xí)中注重知識遷移能力的培養(yǎng)．