Question

高铁酸钾 (K₂FeO₄)是一种新型，高效的绿色水处理剂。工业上利用硫酸亚铁为原料，通过铁黄 (FeOOH)制备高铁酸钾，可降低生产成本产品质量优工艺流程如下：

化学兴趣小组的同学们在实验室中，通过KClO溶液与Fe(NO₃)₃溶液的反应模拟工业生产制备高铁酸钾，下图所示是模拟工业制备KClO溶液装置。

已知：K₂FeO₄可溶于水、微溶于浓KOH溶液；在强碱性溶液中比较稳定；在Fe³⁺催化作用下发生分解。

(1)工业流程中，需要加入试剂A制备铁黄(FeOOH)，最合适的试剂A是：________。

A．Cl₂          B．O₂          C．KMnO₄         D．HNO₃

流程中制备铁黄涉及到的离子反应方程式：_______。

实验测得反应溶液的pH对铁黄产率的影响如下图所示，pH大于4.5时铁黄产率逐降低的主要原因可能是：______。

(2)根据工业流程推断，溶解度K₂FeO₄________ Na₂FeO₄ (填“>”或“<”)

(3)实验室使用KClO溶液和饱和Fe(NO₃)₃液制备高铁酸钾时，两种试剂的滴加顺序为________。

(4) K₂FeO₄在水溶液中易水解，在“提纯”K₂FeO₄中采用重结晶洗涤、低温烘干的方法，则洗涤剂最好选用____溶液(填序号)

a．水              b．NH₄Cl、异丙醇         c． Fe(NO₃)₃、异丙醇        d．异丙醇

(5)工业上用“间接碘量法”测定高铁酸钾的纯度：用碱性KI溶液溶解1.00g K₂FeO₄样品，调节pH使高铁酸根全部被还原成亚铁离子，再调节pH为3~4，用1.00mol/l的Na₂S₂O₃标准溶液作为滴定剂进行滴定(2Na₂S₂O₃+I₂= Na₂S₄O₆+2NaI)，淀粉作指示剂，三次滴定，消耗Na₂S₂O₃标准溶液分别17.98、18.02、18.95mL。原样品中高铁酸钾的质量分数为________。[M(K₂FeO₄)=198g/mol]

Answer

B 酸性减弱，生成的增多 < 将缓慢滴入溶液中，保持溶液过量 d 89.1%

【解析】

制备高铁酸钾：硫酸亚铁中＋2价的铁具有还原性，氧气具有氧化性，两者反应生成铁黄，反应为：，氯气和氢氧化钠反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，反应的化学方程式为：Cl2＋2NaOH═NaCl＋NaClO＋H2O，铁黄和次氯酸钠反应生成高铁酸钠，2FeOOH＋3NaClO＋4NaOH＝2Na2FeO4＋3NaCl＋3H2O，高铁酸钠在溶液中溶解度大于高铁酸钾，加入氯化钾，2KOH＋Na2FeO4＝K2FeO4＋2NaOH，高铁酸钠在溶液中转化成高铁酸钾，静置，抽滤获得粗产品，据此分析解答。
(1)制备铁黄(FeOOH)，选择的氧化剂反应后不能引入新的杂质离子，最合适的试剂A是氧气，硫酸亚铁在催化剂作用下，被氧气氧化生成铁黄(FeOOH)，结合电子守恒、电荷守恒及原子守恒写出发生反应的离子方程式；根据图示的实验测得反应溶液的pH对铁黄产率的影响分析；

(2)根据工业流程向Na2FeO4溶液中加入KCl固体后得到K2FeO4，溶解度小的析出，以此来解答；

(3)由信息可知K2FeO4在Fe3＋催化作用下发生分解，在KOH溶液中，Fe(NO3)3与KClO应生成K2FeO4、KCl和KNO3；

(4)选择的洗涤剂应能抑制K2FeO4的水解，并注意减少K2FeO4的溶解；

(5)三次滴定，消耗Na2S2O3标准溶液分别17.98、18.02、18.95mL．第三组数据偏差大，需舍去，由电子得失守恒可知 ～2I2，结合2Na2S2O3＋I2═Na2S4O6＋2NaI，得关系式～2I2～4Na2S2O3，以此计算。

(1)硫酸亚铁中＋2价的铁具有还原性，

A.Cl2引入氯离子，故A不选；

B.O2不引入新的杂质离子，故B选；

C.KMnO4引入新的杂质离子锰离子，故C不选；

D.HNO3引入新的杂质离子硝酸根离子，故D不选；

氧气具有氧化性，两者发生氧化还原反应生成铁黄，反应为：，根据图象，pH大于4.5时，酸性减弱生成了氢氧化铁，使得铁黄产率降低；

故答案为：B；；酸性减弱，生成的增多；

(2)根据工业流程向Na2FeO4溶液中加入KCl固体后得到K2FeO4，反应为：Na2FeO4＋2KCl＝K2FeO4↓＋2NaCl，生成K2FeO4晶体，说明该温度下K2FeO4溶解度小于Na2FeO4，

故答案为：＜；

(3)制备K2FeO4时，不能将碱性的KClO溶液滴加到Fe(NO3)3饱和溶液中，其原因是将KClO浓溶液滴加到Fe(NO3)3饱和溶液中，Fe3＋过量，K2FeO4在Fe3＋催化作用下发生分解(或将KClO浓溶液滴加到Fe(NO3)3饱和溶液中，溶液成酸性，在酸性条件下，K2FeO4能与水反应生成Fe(OH)3和O2)，在KOH溶液中，Fe(NO3)3与KClO应生成K2FeO4、KCl和KNO3，反应的方程式为2Fe(NO3)3＋3KClO＋10KOH＝2K2FeO4＋6KNO3＋3KCl＋5H2O，离子方程式为2Fe3＋＋3ClO−＋10OH−═2＋3Cl−＋5H2O，所以使用KClO溶液和饱和Fe(NO3)3溶液制备高铁酸钾时，两种试剂的滴加顺序为：将Fe(NO3)3缓慢滴入KClO溶液中，保持KClO溶液过量，

故答案为：将Fe(NO3)3缓慢滴入KClO溶液中，保持KClO溶液过量；

(4) K2FeO4在水溶液中易水解呈碱性，应选择碱性非水溶液抑制K2FeO4水解，进行洗涤。

a.K2FeO4在水溶液中易“水解”：4＋10H2O⇌4Fe(OH)3＋8OH−＋3O2，且容易损失，不能用水洗，故a错误；

b.NH4Cl不能抑制水解，促进水解，故b错误；

c.Fe(NO3)3不能抑制水解，促进水解，故c错误；

d.异丙醇，能抑制水解，减少洗涤损失，故d正确，

故答案为：d；

(5)三次滴定，消耗Na2S2O3标准溶液分别17.98、18.02、18.95mL．第三组数据偏差大，需舍去，用去硫代硫酸钠标准溶液＝18.00mL．，由～2I2～4 Na2S2O3，可知原样品中高铁酸钾的质量分数为＝89.1%，

故答案为：89.1%。