Question

高铁酸钾（K₂FeO₄）是一种集氧化、吸附、絮凝于一体的新型多功能水处理剂。其生产工艺如下：

已知：①  2KOH + Cl₂ = KCl + KClO + H₂O（条件：温度较低）

②  6KOH + 3Cl₂ = 5KCl + KClO₃ + 3H₂O（条件：温度较高）

（1）该生产工艺应在              （填“温度较高”或“温度较低”）情况下进行；

（2）写出工业上制取Cl₂的化学方程式                                             ；

（3）在“反应液I”中加KOH固体的目的是                              ：

（4）加入硝酸铁溶液生成反应液Ⅱ的化学方程式：

（5）从“反应液Ⅱ”中分离出K₂FeO₄后，会有副产品                             （写化学式），它们都是重要的化工产品，具体说出其中一种物质的用途              。

（6）将适量K₂FeO₄溶解于pH＝4.74的溶液中，配制成c(FeO₄^2－)＝1.0 mmol·L^－1的试样，将试样分别置于20℃、30℃、40℃和60℃的恒温水浴中，测定c(FeO₄^2－)的变化，结果见图。该实验的目的是             ；发生反应的△H      0（填“＞”、“＜”或“＝”）。

Answer

（1）温度较低 （1分） （2）2NaCl+2H2OCl2↑+H2↑+2NaOH（2分）

（3）与“反应液I”中过量的Cl2继续反应，生成更多的KClO，为下一步反应提供反应物（2分）

（4）2Fe(NO3)3 + 2KClO + 10KOH = 2K2FeO4 + 6KNO3 + 3KCl + 5H2O（2分）

（5）KNO3 KCl（2分），KNO3是一种复合化肥（1分）

（6）研究温度对c(FeO42－)(或FeO42－水解反应)的影响（2分） ＞（2分）

【解析】

试题分析：(l)由工艺流程及③可知，利用Fe(NO3)3与KClO制备K2FeO4 ,由信息②可知温度较高时，KOH与Cl2反应生成的是KClO3，由信息①可知，在低温下KOH与Cl2反应生成的是KClO，所以该生产工艺应在温度较低的情况下进行；

（2）在工业上一般用电解法制取氯气，制取Cl2的化学方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2↑。

（3）在“反应液I ”中加KOH固体的目的有两个。①是与“反应液I”中过量的Cl2继续反应，生成更多的KClO；②是为下一步反应提供反应物。

（4）根据流程图分析可知，碱性KClO浓溶液与硝酸铁反应生成K2FeO4，KClO中Cl元素得电子生成-1价的HCl，然后根据化合价升降相等和原子守恒配平得反应液Ⅱ的化学方程式为2Fe(NO3)3 + 2KClO + 10KOH = 2K2FeO4 + 6KNO3 + 3KCl + 5H2O。

（5）根据化学反应方程式2Fe(NO3)3 + 2KClO + 10KOH = 2K2FeO4 + 6KNO3 + 3KCl + 5H2O可知，从“反应液II ”中分离出K2FeO4后，副产品是KNO3 和KCl，其中KNO3是一种复合化肥。

（6）由图数据可知，温度越高，相同时间内FeO42－浓度变化越快，则该实验的目的是研究温度对c(FeO42－)的影响；高铁酸钾溶液平衡时FeO42－浓度越小，温度越高，FeO42－浓度越小，平衡正向移动，则正反应是吸热反应，所以发生反应的△H > 0。

考点：考查高铁酸钾制备的工艺流程分析，影响化学平衡因素的实验探究与设计的评价等知识。