Question

【題目】高鐵酸鉀（K2FeO4）是一種集氧化、吸附、絮凝于一體的新型多功能水處理劑。其生產(chǎn)工藝如下：

已知：

①2KOH+Cl2===KCl+KClO+H2O（條件：溫度較低）

②6KOH+3Cl2===5KCl+KClO3+3H2O（條件：溫度較高）

③2Fe(NO3)3+3KClO+10KOH===2K2FeO4+6KNO3+3KCl+5H2O

回答下列問題：

（1）該生產(chǎn)工藝應(yīng)在______________（填“溫度較高”或“溫度較低”）情況下進(jìn)行，從綠色化學(xué)的角度考慮通入氯氣速率應(yīng)________（填“較快”或“較慢”）；

（2）寫出工業(yè)上制取Cl2的化學(xué)方程式_____________；

（3）為了提高生活用水的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，自來水廠常使用高鐵酸鉀（K2FeO4）進(jìn)行消毒、凈化以改善水質(zhì)，其原因是______

（4）配制KOH溶液時(shí)，是在每100mL水中溶解61.6g KOH固體（該溶液的密度為1.47 g/mL），它的物質(zhì)的量濃度為____________（保留整數(shù)）；

（5）在“反應(yīng)液I”中加KOH固體的目的是__________：

A．與“反應(yīng)液I”中過量的Cl2繼續(xù)反應(yīng)，生成更多的KClO

B．KOH固體溶解時(shí)會(huì)放出較多的熱量，有利于提高反應(yīng)速率

C．為下一步反應(yīng)提供反應(yīng)物

D．使副產(chǎn)物KClO3轉(zhuǎn)化為 KClO

（6）該工藝每得到1.98 kg K2FeO4，理論上消耗Cl2的物質(zhì)的量為___________mol。

Answer 1

【答案】溫度較低 較慢 2NaCl+2H2O=2NaOH+H2↑+Cl2↑ K2FeO4中鐵元素化合價(jià)為+6價(jià)，易得電子 10mol/L AC 15

【解析】

（1）由工藝流程及③可知，利用Fe（NO3）3與KClO制備K2FeO4，由信息②可知溫度較高KOH與Cl2反應(yīng)生成的是KClO3；

（2）工業(yè)是利用電解飽和食鹽水制取氯氣；

（3）K2FeO4中鐵元素化合價(jià)為+6價(jià)，價(jià)態(tài)高；

（4）根據(jù)n= 計(jì)算出氫氧化鉀的物質(zhì)的量，溶液質(zhì)量等于溶質(zhì)質(zhì)量與溶劑質(zhì)量之和，利用V= 計(jì)算溶液體積，再根據(jù)c== ，計(jì)算氫氧化鉀溶液的物質(zhì)的量濃度；

（5）由工藝流程可知，反應(yīng)液I中有過量的Cl2反應(yīng)，生成更多的KClO；

（6）根據(jù)反應(yīng)Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O和2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O，可得關(guān)系式2K2FeO4～3Cl2，根據(jù)關(guān)系式可計(jì)算出氯氣的物質(zhì)的量；

（1）由工藝流程及③可知，利用Fe（NO3）3與KClO制備K2FeO4，由信息②可知溫度較高KOH與Cl2反應(yīng)生成的是KClO3，由信息①可知，在低溫下KOH與Cl2反應(yīng)生成的是KClO．故選擇低溫較低，較慢；

故答案為：溫度較低；較慢；

（2）工業(yè)是利用電解飽和食鹽水制取氯氣．反應(yīng)方程式為：2NaCl+2H2O=2NaOH+H2↑+Cl2↑

故答案為：2NaCl+2H2O=2NaOH+H2↑+Cl2↑；

（3）K2FeO4中鐵元素化合價(jià)為+6價(jià)，價(jià)態(tài)高，易得電子，表現(xiàn)強(qiáng)氧化性，

故答案為：K2FeO4中鐵元素化合價(jià)為+6價(jià)，易得電子；

（4）61.6gKOH固體的物質(zhì)的量為n===1.1mol，溶液的質(zhì)量為100mL×1g/mL+61.6g=161.6g，所以溶液的體積為v= ==，根據(jù)c= ，帶入上述數(shù)據(jù)可得氫氧化鉀溶液的物質(zhì)的量濃度為10mol/L；

故答案為：10mol/L；

（5）由工藝流程可知，反應(yīng)液I中有過量的Cl2反應(yīng)，加KOH固體的目的是與過量的Cl2繼續(xù)反應(yīng)，生成更多的KClO；

A、與過量的Cl2繼續(xù)反應(yīng)，生成更多的KClO，故A正確；

B、由信息②可知溫度較高KOH與Cl2反應(yīng)生成的是KClO3，不利用KClO生成、浪費(fèi)原料，故B錯(cuò)誤；

C、由工藝流程及③可知，利用Fe（NO3）3與KClO制備K2FeO4，故C正確；

D、由信息可知，該條件下KClO3不能轉(zhuǎn)化為KClO，故D錯(cuò)誤；

故選：AC；

（6）根據(jù)反應(yīng)Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O和2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O，可得關(guān)系式2K2FeO4～3Cl2，1.98kgK2FeO4的物質(zhì)的量為10mol，根據(jù)關(guān)系式可知氯氣的物質(zhì)的量為15mol；

故答案為：15。