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高铁酸钾是一种新型高效多功能水处理剂。工业上常采用NaClO氧化法生产,反应原理...

高铁酸钾是一种新型高效多功能水处理剂。工业上常采用NaClO氧化法生产,反应原理为:

①在碱性条件下,利用NaClO氧化Fe(NO3)3制得Na2FeO4

3NaClO + 2Fe(NO3)3 + 10NaOH=2Na2FeO4↓+ 3NaCl + 6NaNO3 + 5H2O

②Na2FeO4与KOH反应生成K2FeO4:Na2FeO4 + 2KOH=K2FeO4 + 2NaOH

主要的生产流程如下:

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(1)加入盐酸调节溶液pH时需用pH试纸粗略测试pH以控制加入盐酸的量。实验室用pH试纸测定溶液pH的操作是                                                                     

(2)流程图中“转化”(反应③)是在某低温下进行的,说明此温度下Ksp(K2FeO4      Ksp(Na2FeO4)(填“>”或“<”或“=”)。

(3)反应的温度、原料的浓度和配比对高铁酸钾的产率都有影响。

图1为不同的温度下,Fe(NO3)3不同质量浓度对K2FeO4生成率的影响;

图2为一定温度下,Fe(NO3)3质量浓度最佳时,NaClO浓度对K2FeO4生成率的影响。

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工业生产中最佳温度为     ℃,此时Fe(NO3)3与NaClO两种溶液最佳质量浓度之比为    

(4)K2FeO4 在水溶液中易“水解”:4FeO42- + 10H2O 满分5 manfen5.com4Fe(OH)3 + 8OH- + 3O2。在“提纯”K2FeO4中采用重结晶、洗涤、低温烘干的方法,则洗涤剂最好选用        溶液(填序号)。

A.H2O       B.CH3COONa、异丙醇     C.NH4Cl、异丙醇      D.Fe(NO3)3、异丙醇

(5)K2FeO4处理水时,不仅能消毒杀菌,还能除去水体中的H2S、NH3等,生成的Fe(OH)3胶体还能吸附水中的悬浮杂质。根据污染物的实际情况向水中加入适量的K2FeO4将污染物转化为无污染的物质,试写出K2FeO4处理含有NH3污水时与NH3反应的离子方程式                                  

 

(12分,每空2分)(1)取一小块试纸放在表面皿或玻璃片上,用玻璃棒蘸取待测液,点在pH试  纸上,半分钟后与标准比色卡对照   (2)<  (3)①26  6:5  (4)B (5)2FeO42-+2NH3+2H2O=2Fe(OH)3(胶体)+N2↑+ 4OH- 或(2FeO42-+2NH3·H2O=2Fe(OH)3(胶体)+N2↑+ 4OH-)(把胶体写成↓也可。) 【解析】 试题分析:(1)实验室用pH试纸测定溶液的pH值的正确操作是取一小块试纸放在表面皿或玻璃片上,用玻璃棒蘸取待测液,点在pH试纸上,半分钟后与标准比色卡对照即可。 (2)由流程图可知,“转化”(反应③)是Na2FeO4→K2FeO4,该转化是在某低温下进行的,根据沉淀更容易向生成更难溶的方向进行可知,此温度下K2FeO4的溶解度小于Na2FeO4,所以Ksp(K2FeO4)<Ksp(Na2FeO4)。 (3)由图1可知,在Fe(NO3)3浓度一定时,温度在26℃时,K2FeO4的生成率最高,故工业生产中最佳温度为26℃。由图1可知,Fe(NO3)3浓度在330g/L时,K2FeO4的生成率最高。由图2可知,NaClO在2575g/L时,K2FeO4的生成率最高,所以Fe(NO3)3与NaClO两种溶液最佳质量浓度之比为330g/L:275g/L=6:5。 (4)K2FeO4 在水溶液中易水解呈碱性,应选择碱性非水溶液抑制K2FeO4水解,进行洗涤。A、H2O不能抑制水解,且容易损失,故A错误;B、CH3COONa溶于水水解显碱性、异丙醇,能抑制水解,减少洗涤损失,故B正确;C、NH4Cl溶于水水解显酸性,不能抑制水解,促进水解,故C错误;D、Fe(NO3)3溶于水水解显酸性,不能抑制水解,促进水解,故D错误,答案选B。 (5)向含有NH3污水中加入适量的K2FeO4将污染物转化为无污染的物质,则该无毒的物质是氮气,而高铁酸钾的还原产物是氢氧化铁,其中氮元素的化合价从-3价升高到0价,失去3个电子。铁元素的化合价从+6价降低到+3价,得到3个电子,因此氧化剂高铁酸钾与还原剂氨气的物质的量之比是1:1,根据原子守恒可知反应的离子方程式为2FeO42-+2NH3+2H2O=2Fe(OH)3(胶体)+N2↑+ 4OH-或(2FeO42-+2NH3·H2O=2Fe(OH)3(胶体)+N2↑+ 4OH-)。 考点:考查pH试纸使用;制备实验方案的设计;化学平衡的影响因素;难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质;氧化还原反应方程式的配平;
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