Question

实验小组制备高铁酸钾（K₂FeO₄）并探究其性质。资料:K₂FeO₄为紫色固体,微溶于KOH溶液;具有强氧化性,在酸性或中性溶液中快速产生O₂,在碱性溶液中较稳定。

（1）制备K₂FeO₄（夹持装置略）

①A为氯气发生装置。A中反应化学方程式是_______（锰被还原为Mn²⁺）。

②除杂装置B所用试剂为__________。

③C中得到紫色固体和溶液，C中Cl₂发生的反应有3Cl₂+2Fe（OH）₃+10KOH=2K₂FeO₄+6KCl+8H₂O，另外还有_____（用离子方程式表示）。

（2）探究K₂FeO₄的性质

取C中紫色溶液，加入稀硫酸,产生黄绿色气体，得溶液a，经检验气体中含有Cl₂。为证明是否K₂FeO₄氧化了Cl^-而产生Cl₂，设计如图图方案:

①由方案一中溶液变红可知a中含有______离子，但该离子的产生不能判断一定是K₂FeO₄将Cl^-氧化，还可能由_________产生（用离子方程式表示）。

②根据K₂FeO₄的制备实验得出:氧化性Cl₂__________FeO（填“>”或“<”），而方案二实验表明，Cl₂和FeO的氧化性强弱关系相反，原因是________。

Answer

2KMnO4+16HCl =2MnCl2+2KCl +5Cl2↑+8H2O 饱和食盐水 Cl2+2OH−=Cl−+ClO−+H2O Fe3+ 4FeO+20 H+=4Fe3++3O2↑+10H2O > 溶液的酸碱性不同

【解析】

装置A中KMnO4与浓盐酸反应制备Cl2；由于Cl2中混有HCl气体和H2O，HCl气体会消耗Fe（OH）3和KOH，装置B中应盛放饱和食盐水除去Cl2中混有的HCl气体；C装置中Cl2与KOH、Fe（OH）3反应制备K2FeO4，在此装置中Cl2还可以直接与KOH反应生成KCl、KClO和H2O；D装置中NaOH溶液用于吸收多余Cl2，防止污染大气。

（1）①根据题意，KMnO4与浓盐酸反应生成KCl、MnCl2、Cl2和H2O，反应中Mn元素的化合价由+7价降至+2价，Cl元素的化合价由-1价升至0价，根据电子守恒和原子守恒配平，A中反应的化学方程式为2KMnO4+16HCl（浓）=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O；

②装置A中KMnO4与浓盐酸反应制备Cl2，由于Cl2中混有HCl气体和H2O，装置B中盛放饱和食盐水除去Cl2中混有的HCl气体；

③C中得到紫色固体和溶液，C中Cl2发生的反应有3Cl2+2Fe(OH）3+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H2O，另外还有氯气与水反应Cl2+2OH−=Cl−+ClO−+H2O；

（2）①根据上述制备反应，C的紫色溶液中含有K2FeO4、KCl，还可能含有KClO等。

i.溶液a中滴加KSCN溶液至过量，溶液呈红色，说明溶液a中含有Fe3+，Fe3+的产生不能判断FeO42-与Cl-一定发生了反应，根据资料“K2FeO4在酸性或中性溶液中快速产生O2”，自身被还原成Fe3+，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒，可能的反应为4FeO42-+20H+=3O2↑+4Fe3++10H2O；

②制备K2FeO4的原理为3Cl2+2Fe（OH）3+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H2O，在该反应中Cl元素的化合价由0价降至-1价，Cl2是氧化剂，Fe元素的化合价由+3价升至+6价，Fe（OH）3是还原剂，K2FeO4为氧化产物，根据同一反应中氧化性：氧化剂>氧化产物，得出氧化性Cl2>FeO42-；根据方案II，方案II的反应为2FeO42-+6Cl-+16H+=2Fe3++3Cl2↑+8H2O，由方案II得出氧化性FeO42->Cl2，实验表明，Cl2和FeO42-氧化性强弱关系相反；对比两个反应的条件，制备K2FeO4在碱性条件下，方案II在酸性条件下；说明溶液的酸碱性的不同影响物质氧化性的强弱。