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高铁酸钾(K2FeO4)是一种新型绿色、高效的水处理剂,对病毒的去除率可达99....

高铁酸钾(K2FeO4)是一种新型绿色、高效的水处理剂,对病毒的去除率可达99.95%。已知K2FeO4在低于常温的碱性环境中稳定,酸性条件下,其氧化性强于KMnO4Cl2等。某小组设计制备K2FeO4并测定其纯度的实验步骤如下:

I.制备次氯酸钾。在搅拌和冰水浴条件下,将Cl2通入浓KOH溶液,同时补加一定量KOH,产生了大量白色沉淀,抽滤后得到浓KClO滤液。

II.制备高铁酸钾(装置如图)

碱性条件下,向如图装置加入上述浓KClO 溶液与冰水浴磁子搅拌Fe(NO3)3;饱和溶液,反应一段时间,得到紫黑色溶液和大量白色沉淀,抽滤分离,用冰盐浴进一步冷却滤液得到K2FeO4粗品。

III.测定高铁酸钾样品的纯度。取0.300g上述步骤制备的K2FeO4样品于锥形瓶,在强碱性溶液中,用过量CrO2-FeO42-反应生成 CrO42-Fe(OH)3。稀硫酸酸化后加入指示剂,以0.150mol/L(NH)2Fe(SO4)2标准溶液滴定 Cr(VI) Cr3+,终点消耗 20.0mL

(1)步骤I制备次氯酸钾的化学方程式为_____补加一定量KOH”的目的除了与过量Cl2继续反应生成更多KClO外,还在步骤II中起到___________的作用。

(2)根据 K2FeO4理论合成产率与合成条件响应曲面投影图(见图,虚线上的数据表示K2FeO4的理论合成产率),步骤II中控制的条件应是:温度______ (序号,下同),反应时间_____________

a.0.0~5.0℃   b.5.0~10℃   c.10~15℃   d.40~50 min   e.50~60 min   f.60~70 min

(3)步骤II中,为了避免副产物K3FeO4的产生,Fe(NO3)3饱和溶液应放在仪器A中,A的名称是________;写出实验刚开始时生成FeO42-的离子方程式________

(4)根据步骤皿I的测定数据,计算高铁酸钾样品纯度为_____(保留3位有效数字)

(5)为探究酸性条件下FeO42-氧化性强弱,甲同学取步骤II所得K2FeO4粗品加入到少量盐酸中,观察到产生黄绿色气体,经检验气体为Cl2。该现象能否证明酸性条件下FeO42-氧化性强于Cl2,并说明理由_______________________________

 

Cl2+2KOH=KCl↓+KClO+H2O 提供碱性环境、做反应物 b e 恒压滴液漏斗 2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O 66.0% 不能。粗品中可能混有KClO,与盐酸反应产生Cl2 【解析】 本实验的目的是制备K2FeO4并测定其纯度,首先需要制备KClO,Cl2通入浓KOH溶液,发生反应Cl2+2KOH=KCl+KClO+H2O,根据题意,有白色沉淀生成,KClO在滤液中,说明白色沉淀是KCl;然后制备高铁酸钾,将碱性KClO浓溶液与Fe(NO3)3混合反应,得到高铁酸钾溶液,同时析出硝酸钾、氯化钾等白色沉淀,过滤,冰盐浴进一步冷却析出高铁酸钾粗品; 测定纯度:在强碱性溶液中,用过量CrO2-与FeO42-反应生成CrO42-和Fe(OH)3,加稀硫酸使CrO42-转化为Cr2O72-,CrO2-转化为Cr3+,Fe(OH)3转化为Fe3+,(NH4)2Fe(SO4)2标准液可以将Cr(VI)还原为Cr3+,所以可用(NH4)2Fe(SO4)2标准液测定生成的CrO42-的量,从而确定FeO42-的量。 (1)步骤I利用氯气和氢氧化钾反应制备次氯酸钾,过程中析出KCl固体,所以化学方程式为Cl2+2KOH=KCl↓+KClO+H2O;过量的KOH可以提供步骤II中反应需要的碱性环境,同时KOH还要作为反应物参与反应; (2)据图可知温度为5.0~10℃时产率可到达0.8,所以温度应选b;反应时间在50~60 min时该温度下产率最高,所以反应时间选e; (3)仪器A的名称是恒压滴液漏斗;实验刚开始时次氯酸根在碱性环境下将Fe3+氧化生成FeO42-,此时硝酸钾等物质浓度较低,应没有沉淀生成,结合电子守恒和元素守恒可得离子方程式为2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O; (4)(NH4)2Fe(SO4)2标准液可以将Cr(VI)还原为Cr3+,Fe2+转化为Fe3+,化合价升高1价,Cr(VI)还原为Cr3+,化合价降低3价,根据电子守恒可知n[(NH4)2Fe(SO4)2]:n[Cr(VI)]=3:1;根据元素守恒可知被FeO42-氧化的CrO2-的物质的量为n(CrO2-)=0.02L×0.150mol/L×=0.001mol;CrO2-转化为Cr(VI)化合价升高3价,FeO42-转化为Fe3+化合价降低3价,所以n(CrO2-):n(FeO42-)=1:1,则n(FeO42-)=0.001mol,所以样品的纯度为=66.0%; (5)粗品中可能混有KClO,与盐酸反应产生Cl2,所以不能说明酸性条件下FeO42-氧化性强于Cl2。
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考点分析:
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铜矾(主要成分 CuSO4·5H2O)是一种可用于食品添加的铜强化剂。现以某硫铁矿渣(含有 CuSO4CuSO3Cu2O及少量难溶于酸的Cu2SCuS)制备铜矾的工艺过程如下:

(1)“1%硫酸酸浸”时,固液质量比为1:3并进行46次浸取,其目的是_________

(2)“滤饼”中含有Cu,其中Cu在“反应1”中溶解的离子方程式为________;“废渣1”中只含有S单质,则“反应1”中Cu2SFe2(SO4)3反应的物质的量之比为_______

(3)“反应2”中通入空气的目的是_______;结合离子方程式,说明“反应3”加入石灰石的作用________

(4)为了提高硫铁矿渣的利用率和产品的产率,在“浓缩”前进行的必要操作是_____;分析下列溶解度信息,最适宜的结晶方式为_________

t/℃

0

10

20

30

40

60

80

CuSO4·5H2O/(g/100g H2O)

23.1

27.5

32.0

37.8

44.6

61.8

83.8

 

(5)将铜矾、生石灰、水按质量比依次为1.0:0.56:100混合配制无机铜杀菌剂波尔多液,其有效成分为CuSO4·xCu(OH)2·yCa(OH)2。当x=1时,试确定y的值为____

 

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如图为室温下某二元酸H2M溶液中H2MHM-M2-的浓度对数lgcpH的变化图象。下列分析错误的是

A.该二元酸溶液浓度为0.010 mol/L

B.pH=1.89时,c(H2M)=c(HM-)>c(M2-)

C.pH=7.0时,lgc(M2-)-lgc(HM-)=0.77

D.NaHM溶液中,水的电离受到抑制

 

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五种短周期主族元素 ABCDE相关信息如下表(含某些稳定结构与常见性质)

A2-

B的简单氢化物

C

金属单质D

E的氢化物水溶液

离子半径140pm

正四面体

常见化合价-2+4+6

可溶于强碱溶液

强酸

 

下列叙述可能错误的是

A.D的简单离子半径小于140pm

B.氢化物沸点:A>B

C.最高价氧化物的水化物酸性:C>B

D.简单阴离子还原性:C>E

 

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有机一无机活性材料的液流电池具有能量密度大、环境友好等特点。其负极反应为Zn-2e-+4NH3·H2O=Zn(NH3)42++4H2O,以LiPF6为电解质,工作示意图如图。电池放电过程中,下列说法错误的是

A.电子从负极经外电路流向正极

B.已知正极发生反应:+e-,此过程为还原反应

C.负极附近溶液pH会降低

D.电解质溶液中的Li+自左向右移动

 

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下列实验操作对应的现象和结论有错误的是

选项

操作

现象

结论

A

NaAlO2溶液中滴加少量醋酸溶液

产生白色沉淀

酸性:醋酸>Al(OH)3

B

Cl2通入紫色石蕊溶液中

溶液先变红后褪色

Cl2水溶液具有酸性和漂白性

C

对浸润液态石蜡油的碎瓷片加强热,将产生的气体通入酸性KMnO4溶液

溶液紫红色褪去

生成的气体一定为乙烯

D

SO2长时间通入Na2O2中,取反应后少量固体溶于水,加盐酸酸化,滴入BaCl2溶液

有白色沉淀产生

固体中含有一定量Na2SO4

 

A.A B.B C.C D.D

 

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