Question

高铁酸钾（K₂FeO₄）是一种集氧化、吸附、絮凝于一体的新型多功能水处理剂。其生产工艺如下：

已知：①  2KOH + Cl₂ = KCl + KClO + H₂O（条件：温度较低）

②  6KOH + 3Cl₂ = 5KCl + KClO₃ + 3H₂O（条件：温度较高）

③  2Fe(NO₃)₃ + 2KClO + 10KOH = 2K₂FeO₄ + 6KNO₃ + 3KCl + 5H₂O

回答下列问题：

（1）该生产工艺应在              （填“温度较高”或“温度较低”）的情况下进行；

（2）写出工业上制取Cl₂的化学方程式                                    ；

（3）K₂FeO₄可作为新型多功能水处理剂的原因                             ；

（4）与MnO₂ － Zn电池类似，K₂FeO₄ － Zn也可以组成碱性电池，K₂FeO₄在电池中作为正极材料，其电极反应式为________，该电池总反应的离子方程式为_____。

（5）在“反应液I ”中加KOH固体的目的是①             ，②                ；

（6）从“反应液II ”中分离出K₂FeO₄后，副产品是               （写化学式）。

Answer

（1）温度较低（1分）

（2）2NaCl + 2H2O  2NaOH + H2↑ + Cl2↑（2分）

（3）+6价的Fe元素易得电子表现出强氧化性，可杀菌消毒；（1分）还原产物Fe元素为+3价，在水中形成Fe(OH)3胶体，可吸附水中悬浮物并可使泥沙聚沉。（1分）

（4）FeO42-+3e-+4H2OFe(OH)3+5OH－；（2分）

2FeO42－+8H2O+3Zn 2Fe(OH)3+ 3Zn(OH)3+4OH－（2分）

（5）与“反应液I”中过量的Cl2继续反应，生成更多的KClO；为下一步反应提供反应物（各2分）

（6）KNO3  KCl（2分）

【解析】

试题分析：（1）由工艺流程及③可知，利用Fe(NO3)3与KClO制备K2FeO4，由信息②可知温度较高KOH与Cl2 反应生成的是KClO3．由信息①可知，在低温下KOH与Cl2 反应生成的是KClO．故选择低温较低，故答案为：温度较低；

（2）工业是利用电解饱和食盐水制取氯气．反应方程式为：2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑；

（3）K2FeO4中铁元素化合价为+6价，价态高，易得电子，表现强氧化性，+6价的Fe元素易得电子表现出强氧化性，可杀菌消毒；还原产物Fe元素为+3价，在水中形成Fe(OH)3胶体，可吸附水中悬浮物并使泥沙聚沉；

（4）原电池的负极发生氧化反应，正极电极反应式为：①FeO42－+3eˉ+4H2OFe(OH)3+5OH－；负极电极反应为：②Zn-2e－+2OH－Zn(OH)2；依据电极反应的电子守恒，①×2+②×3合并得到电池反应为：3Zn+2FeO42－+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4OH－，

（5）由工艺流程可知，反应液I中有过量的Cl2反应，加KOH固体的目的是与过量的Cl2继续反应，生成更多的KClO．为下一步反应提供反应物；

（6）由工艺流程及③可知，从“反应液II”中分离出K2FeO4后，会有副产品KNO3、KCl．

考点：考查对工艺流程的理解。