Question

高铁酸钾（K₂FeO₄）是一种高效净水剂。已知：K₂FeO₄易溶于水，微溶于浓KOH溶液；在酸性或中性溶液中不稳定，在0～5℃的强碱性溶液中较稳定。某实验小组欲制备高铁酸钾并测定其纯度。

Ⅰ.制备高铁酸钾（夹持装置略）

（1）装置A为氯气发生装置，其中盛放高锰酸钾的仪器名称为__。

（2）将除杂装置B补充完整并标明所用试剂__。

（3）装置C中Cl₂与Fe(OH)₃、KOH反应生成K₂FeO₄的化学方程式是____。

（4）实验时将装置C置于冰水浴中，其原因是____。

（5）实验后经结晶法得到的K₂FeO₄晶体仍含较多杂质，要得到更纯的晶体，还应采取的操作方法是____。

Ⅱ.测定产品纯度

（6）将wg K₂FeO₄粗产品溶于过量的碱性亚铬酸盐溶液中，充分反应后，加入稀硫酸酸化至pH为2，在所得的重铬酸盐溶液中加入5滴二苯胺磺酸钠溶液作指示剂，然后用c mol·L⁻¹(NH₄)₂Fe(SO₄)₂标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液VmL。已知该过程中涉及的离子反应主要有三个：

①Cr(OH)₄⁻+ FeO₄^2-=Fe(OH)₃↓+CrO₄^2-+OH⁻，

②_______，

③Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+ 14H⁺=6Fe³⁺ +2Cr³⁺ +7H₂O。

该粗产品中K₂FeO₄的质量分数为__（用含w、c、V的代数式表示）。若滴定管没有用标准液润洗，则测得的结果__（填“偏高”“偏低”或“无影响”）。

Answer

圆底烧瓶 3Cl2＋2Fe(OH)3＋10KOH=2K2FeO4＋6KCl＋8H2O K2FeO4在0～5℃环境中较稳定，防止副反应发生 重结晶 2CrO42－＋2H＋Cr2O72－＋H2O 或或 偏高

【解析】

Ⅰ利用浓盐酸和KMnO4制备Cl2，制备的Cl2常含有HCl，需要用饱和食盐水除杂，Cl2、Fe(OH)3和KOH反应生成K2FeO4，利用NaOH溶液处理多余的Cl2。

(1)根据仪器的结构，可知该仪器为圆底烧瓶；

(2)装置B的作用是除去Cl2中的HCl，选用饱和食盐水，装置如图所示；

(3)Cl2中Cl的化合价降低，从0降低到－1，共降低2价，Fe(OH)3中Fe的化合价升高，从＋3升高到＋6，化合价升降守恒，则Cl2和Fe(OH)3的系数比为3：2，再根据原子守恒配平，化学方程式为3Cl2＋2Fe(OH)3＋10KOH=2K2FeO4＋6KCl＋8H2O；

(4)产物K2FeO4在0～5℃的强碱性溶液中较稳定，因此将装置C置于冰水浴中是K2FeO4在0～5℃环境中较稳定，防止副反应发生；

(5)K2FeO4易溶于水中，结晶后的K2FeO4中含有较多杂质，可以利用重结晶提纯；

Ⅱ(6)根据反应①和③，加入H2SO4酸化后，反应①中的产物CrO42－转化为Cr2O72－，离子方程为2CrO42－＋2H＋Cr2O72－＋H2O；

根据反应方程式，可得关系式K2FeO4～CrO42－～Cr2O72－～3Fe2＋，n(K2FeO4)=n[(NH4)2Fe(SO4)2]=×cV×10－3mol，m(K2FeO4)=×cV×10－3mol×198g·mol－1=0.066cVg，则K2FeO4的质量分数为；

如果滴定管没有用标准液润洗，那么消耗的标准液的体积会增加，计算得到K2FeO4的质量会增加，质量分数偏高。