Question

【題目】高鐵酸鉀(K2FeO4)是一種新型，高效、多功能綠色水處理劑，可通過KClO溶液與Fe(NO3)3溶液的反應制備。

已知：①KClO在較高溫度下發(fā)生歧化反應生成KClO3

②K2FeO4具有下列性質：可溶于水、微溶于濃KOH溶液；在強堿性溶液中比較穩(wěn)定；在Fe3+催化作用下發(fā)生分解，在酸性至弱堿性條件下，能與水反應生成Fe(OH)3和O2，如圖所示是實驗室模擬工業(yè)制備KClO溶液裝置。

(1)B裝置的作用為______________________；

(2)反應時需將C裝置置于冷水浴中，其原因為__________________；

(3)制備K2FeO4時，不能將堿性的KClO溶液滴加到Fe(NO3)3飽和溶液中，其原因是________，制備K2FeO4的離子方程式_________________；

(4)工業(yè)上常用廢鐵屑為原料制備Fe(NO3)3溶液，溶液中可能含有Fe2+，檢驗Fe2+所需試劑名稱________，其反應原理為______________________(用離子方程式表示)；

(5)向反應后的三頸瓶中加入飽和KOH溶液，析出K2FeO4固體，過濾、洗滌、干燥。洗滌操作所用最佳試劑為______________________；

A.水 B.無水乙醇 C.稀KOH溶液

(6)工業(yè)上用“間接碘量法”測定高鐵酸鉀的純度：用堿性KI溶液溶解1.00g K2FeO4樣品，調節(jié)pH使高鐵酸根全部被還原成亞鐵離子，再調節(jié)pH為3～4，用1.0mol/L的Na2S2O3標準溶液作為滴定劑進行滴定(2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI)，淀粉作指示劑，裝有Na2S2O3標準溶液的滴定管起始和終點讀數(shù)如如圖所示：

①消耗Na2S2O3標準溶液的體積為____________mL。

②原樣品中高鐵酸鉀的質量分數(shù)為_________________。[M(K2FeO4)=198g/mol]

③若在配制Na2S2O3標準溶液的過程中定容時俯視刻度線，則導致所測高鐵酸鉀的質量分數(shù)____________(填“偏高”、“偏低”或“無影響”)。

Answer 1

【答案】吸收HCl KClO在較高溫度下發(fā)生歧化反應生成KClO3 將KClO濃溶液滴加到Fe(NO3)3飽和溶液中，Fe3+過量，K2FeO4在Fe3+催化作用下發(fā)生分解。或答：將KClO濃溶液滴加到Fe(NO3)3飽和溶液中，溶液呈酸性，在酸性條件下，K2FeO4能與水反應生成Fe(OH)3和O2。 2Fe3++3ClO-+10OH-==2FeO42-+3Cl-+5H2O 鐵氰化鉀 3Fe3++2Fe(CN)63-==Fe3[Fe(CN)6]2↓ B 18.00 89.1% 偏低

【解析】

高錳酸鉀與濃鹽酸在A裝置中反應生成氯氣，由于濃鹽酸易揮發(fā)，生成的氯氣中一定會混有氯化氫，因此通過裝置B除去氯化氫，在裝置C中氯氣與氫氧化鉀反應生成KClO，裝置D吸收尾氣中的氯氣，防止污染。結合題示信息分析解答。

(6)用堿性的碘化鉀溶液溶解高鐵酸鉀樣品，調節(jié)pH，高鐵酸根與碘離子發(fā)生氧化還原反應，高鐵酸根離子全部被還原成亞鐵離子，碘離子被氧化成碘，根據(jù)電子得失守恒有關系FeO42-～2I2，再根據(jù)反應2Na2S2O3+I2═Na2S4O6+2NaI，利用硫代硫酸鈉的物質的量可計算得高鐵酸鉀的質量，進而確定質量分數(shù)。

(1)根據(jù)上述分析，B裝置是用來除去氯氣中的氯化氫的，故答案為：吸收HCl；

(2)根據(jù)題干信息知，KClO在較高溫度下發(fā)生歧化反應生成KClO3，因此反應時需將C裝置置于冷水浴中，故答案為：KClO在較高溫度下發(fā)生歧化反應生成KClO3；

(3)根據(jù)題干信息知，K2FeO4可溶于水、微溶于濃KOH溶液；在強堿性溶液中比較穩(wěn)定；在Fe3+催化作用下發(fā)生分解，在酸性至弱堿性條件下，能與水反應生成Fe(OH)3和O2，因此制備K2FeO4時，不能將堿性的KClO溶液滴加到Fe(NO3)3飽和溶液中，防止Fe3+過量，K2FeO4在Fe3+催化作用下發(fā)生分解；KClO濃溶液與Fe(NO3)3飽和溶液反應制備K2FeO4的離子方程式為2Fe3++3ClO-+10OH-==2FeO42-+3Cl-+5H2O，故答案為：將KClO濃溶液滴加到Fe(NO3)3飽和溶液中，Fe3+過量，K2FeO4在Fe3+催化作用下發(fā)生分解(或將KClO濃溶液滴加到Fe(NO3)3飽和溶液中，溶液成酸性，在酸性條件下，K2FeO4能與水反應生成Fe(OH)3和O2)；2Fe3++3ClO-+10OH-==2FeO42-+3Cl-+5H2O；

(4)工業(yè)上常用廢鐵屑為原料制備Fe(NO3)3溶液，溶液中可能含有Fe2+，檢驗Fe2+可以使用鐵氰化鉀，如果含有亞鐵離子，會產(chǎn)生藍色沉淀，其反應原理為3Fe3++2Fe(CN)63-==Fe3[Fe(CN)6]2↓，故答案為：鐵氰化鉀；3Fe3++2Fe(CN)63-==Fe3[Fe(CN)6]2↓；

(5)根據(jù)上述分析，反應后的三頸瓶中生成了KClO，加入飽和KOH溶液，析出K2FeO4固體，過濾、洗滌、干燥，由于K2FeO4可溶于水、微溶于濃KOH溶液，為了減少K2FeO4的損失，洗滌K2FeO4時不能選用水或稀KOH溶液，應該選用無水乙醇，故答案為：B；

(6)①根據(jù)裝有Na2S2O3標準溶液的滴定管起始和終點讀數(shù)，消耗Na2S2O3標準溶液的體積為19.40-1.40=18.00mL，故答案為：18.00；

②用堿性的碘化鉀溶液溶解高鐵酸鉀樣品，調節(jié)pH，高鐵酸根與碘離子發(fā)生氧化還原反應，高鐵酸根離子全部被還原成亞鐵離子，碘離子被氧化成碘，根據(jù)電子得失守恒有關系FeO42-～2I2，再根據(jù)反應2Na2S2O3+I2═Na2S4O6+2NaI，得關系式FeO42-～2I2～4Na2S2O3，所以高鐵酸鉀的質量為×1.0mol/L×0.018L×198g/mol=0.891g，則原高鐵酸鉀樣品中高鐵酸鉀的質量分數(shù)為×100%=89.1%，故答案為：89.1%

③若在配制Na2S2O3標準溶液的過程中定容時俯視刻度線，導致配制的Na2S2O3標準溶液的濃度偏大，滴定過程中消耗的Na2S2O3標準溶液的體積偏小，則測得的高鐵酸鉀的質量分數(shù)偏低，故答案為：偏低。