Question

氯化铁和高铁酸钾都是常见的水处理剂。某兴趣小组以铁屑为原料模拟工业上制备氯化铁及进一步氧化制备高铁酸钾的流程如下:

请回答下列问题:

(1)“氧化”阶段通入过量空气比用氯气作氧化剂具有的优点是____________。

(2)“合成”阶段生成Na₂FeO₄的离子方程式为___________________________。

(3)为了检验“氧化”过程中所得FeCl₃ 溶液中是否含有Fe²⁺，某同学取少量溶液于试管中，选用下列试剂可以达到目的的是_______(填字母)。

a.KSCN溶液    b.NaOH溶液    c.K₃[Fe(CN)₆]溶液   d.苯酚溶液

若选用酸性KMnO₄溶液进行检验，请分析方案是否合理，并说明理由:____________。

(4)常温下，若使6.4mol/LFeCl₃饱和溶液不析出Fe(OH)₃，需控制溶液的pH小于____。{已知该实验条件下，K_sp[(Fe(OH)₃]=6.4×10^-36}

(5)在不同温度和不同pH 下，FeO₄^2-的稳定性如图所示:

从上图分析，为了提高“合成”阶段Na₂FeO₄的产率，可采取的实验条件范围为______________________。

Answer

选用通入空气经济、而氯气有毒，污染环境 2Fe3++3ClO-+10OH-==2FeO42-+3C1-+5H2O c 不合理，溶液中的氯离子与KMnO4发生反应，也可以使其褪色 2 控制反应温度≤30℃，pH≥11.50的条件下进行

【解析】

根据亚铁离子的还原性从环保及经济的角度分析选择合适的氧化剂；根据题给转化关系及氧化还原反应原理书写反应离子方程式；根据亚铁离子及铁离子的检验方法分析解答；根据题给信息中温度、pH对物质性质的影响分析解答。

（1）由于Fe2+具有较强的还原性，所以用空气氧化比用氯气氧化好，其优点是经济无污染，故答案为：选用通入空气经济、而氯气有毒，污染环境；

（2）根据转化关系中的物质关系可知，生成Na2FeO4的离子方程式为2Fe3++3ClO-+10OH-==2FeO42-+3C1-+5H2O，故答案为：2Fe3++3ClO-+10OH-==2FeO42-+3C1-+5H2O；

（3）该溶液中主要含有Fe3+，所以a、b、d都不能用，因此检验是否含有Fe2+，可选用c；酸性K MnO4溶液也可用于检验溶液中是否含有Fe2+，但该溶液中含有Cl-，也能与KMnO4发生反应，使其褪色，所以不合理，故答案为：c ；不合理，溶液中的氯离子与KMnO4发生反应，也可以使其褪色；

（4）为防止Fe3+的水解，从溶液中析出FeCl3固体需要在HC1气流中蒸发FeCl3 溶液；已知c(Fe3+)=6.4 mol/L，Ksp[(Fe(OH)3]=6.4×10-36，所以c3(OH-)===1.0×10-36，c(OH-)=1.0×10-12 mol/L，因此溶液中的c(H+)=0.01 mol/L，则pH=2，所以需控制溶液的pH小于2，故答案为：2；

（5）根据图象可知，温度越高，产率越低，所以可控制反应温度低于30℃；而pH越大，产率越高，所以可控制溶液的pH大于11.50，故答案为：控制反应温度≤30℃，pH≥11.50的条件下进行。