Question

高铁酸盐在能源、环保等方面有着广泛的用途，高铁酸钾在异丙醇中溶解度非常小。湿法、干法制备高铁酸盐的原理如下表所示。

湿法	强碱性介质中，Fe(NO3)3与NaClO反应生成紫红色高铁酸盐溶液
干法	Fe2O3、KNO3、KOH混合加热共熔生成紫红色高铁酸盐和KNO2等产物

(1)工业上用湿法制备高铁酸钾(K₂FeO₄)的流程如图所示：

洗涤粗品时选用异丙醇而不用水的理由是：_____________。

反应Ⅱ的离子方程式为__________________________。

③已知25 ℃时Fe(OH)₃的K_sp＝4.0×10^－38，反应Ⅱ后的溶液中c(Fe^3＋)＝4.0×10^－5 mol/L，则需要调整pH＝_____________时，开始生成Fe(OH)₃(不考虑溶液体积的变化)。

(2)由流程图可见，湿法制备高铁酸钾时，需先制得高铁酸钠，然后再向高铁酸钠中加入饱和KOH溶液，即可析出高铁酸钾，析出后溶液中c(K^＋)<c(Na^＋)。由以上信息可知_____________(填字母)。

A．高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠大　　B．K_sp(K₂FeO₄)<K_sp(Na₂FeO₄)

(3)干法制备K₂FeO₄的反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为_____________。

(4)与MnO₂Zn电池类似，K₂FeO₄Zn也可以组成碱性电池，K₂FeO₄在电池中作正极材料，其电极反应式为_____________，该电池总反应的离子方程式为_____________。

Answer

减少高铁酸钾的溶解损失 3ClO－＋10OH－＋2Fe3＋===2FeO＋3Cl－＋5H2O 3 B 3∶1 FeO＋3e－＋4H2O===Fe(OH)3＋5OH－ 2FeO＋8H2O＋3Zn===2Fe(OH)3＋3Zn(OH)2＋4OH－

【解析】（1）①洗涤粗品时选用异丙醇而不用水的理由是，高铁酸钾易溶于水，难溶于异丙醇，可以减少高铁酸钾的损耗②ClO-在碱性条件下可将Fe3+氧化为FeO42-，反应方程式为3ClO－＋10OH－＋2Fe3＋＝2 FeO42-＋3Cl－＋5H2O；③25℃时Fe（OH）3的Ksp=4.0×10-38，反应Ⅱ后的溶液中c（Fe3+）=4.0×10-5mol/L，Ksp=c（Fe3+）×c3（OH-），c3（OH-）=4.0×10−38/4.0×10−5=10-33；c（OH-）=10-11mol/L，c（H+）=10−14/10−11=10-3mol/L，铁离子沉淀的溶液pH=3；（2）①流程分析可知，湿法制备高铁酸钾时，需先制得高铁酸钠，然后再向高铁酸钠中加入饱和KOH溶液，即可析出高铁酸钾，说明高铁酸钠溶解度大于高铁酸钾溶解度，高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠小，答案选B；（3）Fe2O3+3KNO3+4KOH═2K2FeO4+3KNO2+2H2O，氮元素的化合价降低，铁元素的化合价升高，则KNO3为氧化剂，Fe2O3为还原剂，氧化剂与还原剂的物质的量之比为3：1；（4）以高铁酸钾、二氧化硫和三氧化硫原料，以硫酸酸钾为电解质，用惰性电极设计成高温下使用的电池，高铁酸根离子得到电子生成铁离子，用传导离子硫酸根离子配平电极反应，该电池正极电极反应式：FeO42-＋3e－＋4H2O===Fe(OH)3＋5OH－，该电池总反应的离子方程式为2FeO42-＋8H2O＋3Zn＝2Fe(OH)3＋3Zn(OH)2＋4OH－。

点睛：本题考查氧化还原反应，离子方程式、原电池电极反应的书写，化学平衡的移动，明确利用元素的化合价变化来分析氧化剂、还原剂时解答的关键。难点是氧化还原反应方程式的有关配平计算，注意解答问题时，要抓住特征现象，确定反应物和生成物，然后从化合价的变化入手判断反应类型、还原剂、还原产物、氧化剂、氧化产物等，在进行配平和计算时要牢牢抓住得失电子守恒原理。