Question

高铁酸钾（K₂FeO₄）是一种绿色高效水处理剂。某学习小组用下图所示装置（夹持仪器已略去）制备KClO溶液，并通过KClO溶液与Fe(NO₃)₃溶液的反应制备K₂FeO₄。

查阅资料知K₂FeO₄的部分性质如下：①可溶于水、微溶于浓KOH溶液；②在0℃～5℃、强碱性溶液中比较稳定；③在Fe^3＋和Fe(OH)₃催化作用下发生分解；④在酸性至弱碱性条件下，能与水反应生成Fe(OH)₃和O₂。请回答下列问题：

（1）装置A中发生反应的化学方程式为                  。

（2）仪器C和D中都盛有KOH溶液，其中C中KOH溶液的作用是               。

（3）Cl₂与KOH的浓溶液在较高温度下反应生成KClO₃。为保证反应生成KClO，需要将反应温度控制在0～5℃下进行，在不改变KOH溶液浓度的前提下，实验中可以采取的措施是           。

（4）在搅拌下，将Fe(NO₃)₃饱和溶液缓慢滴加到KClO饱和溶液中即可制取K₂FeO₄，写出该反应的化学方程式              ；该操作不能将KClO饱和溶液滴加到Fe(NO₃)₃饱和溶液中，其原因是                   。

（5）制得的粗产品中含有Fe(OH)₃、KCl等杂质。提纯方案：将一定量的K₂FeO₄粗产品溶于冷的3 mol/LKOH溶液中，用砂芯漏斗（硬质高硼玻璃）过滤，将滤液置于冰水浴中，向滤液中加入饱和KOH溶液，搅拌、静置，再用砂芯漏斗过滤，晶体用适量乙醇洗涤2～3次后，在真空干燥箱中干燥。

①第一次和第二次过滤得到的固体分别对应的是（填化学式）             、             ，过滤时不用普通漏斗而采用砂芯漏斗的原因是(用离子方程式说明)                  。

②晶体用乙醇洗涤的原因是                。

Answer

（1）2KMnO4+16HCl＝2HCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O（2）和Cl2反应制备KClO

（3）装置C加冰水冷却

（4）2Fe(NO3)3+3KClO+10KOH＝2K2FeO4+3KCl+6KNO3+5H2O

生成的K2FeO4在Fe3+催化作用下会发生分解

（5）①Fe(OH)3 K2FeO4 SiO2+OH-=SiO32-+H2O②乙醇挥发时带走水分，防止K2FeO4与水反应

【解析】

试题分析：（1）KMnO4具有强氧化性，把盐酸中Cl－氧化成Cl2，反应的化学方程式为2KMnO4+16HCl＝2HCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O；

（2）通过KClO溶液与Fe(NO3)3溶液的反应制备K2FeO4，所以C中KOH溶液的作用是和Cl2反应制备KClO ；

（3）Cl2和KOH在较高温度下反应生成KClO3，制取KClO温度在0℃～5℃，装置C放在冰水浴中，防止盐酸的浪费，滴加浓盐酸时应缓慢滴加；

（4）根据原子守恒可知反应中还有氯化钾、硝酸钾和水生成，则反应的化学方程式为2Fe(NO3)3+3KClO+10KOH＝2K2FeO4+3KCl+6KNO3+5H2O；由于高铁酸钾在Fe3＋和Fe(OH)3催化作用下发生分解，说明应把硝酸铁滴加到KClO中；

（5）①氢氧化铁不溶于水，所以第一次过滤得到的固体是氢氧化铁；由于高铁酸钾可溶于水、微溶于浓KOH溶液，所以第二次过滤得到的是高铁酸钾。由于二氧化硅能与强碱反应，所以过滤时不用普通漏斗而采用砂芯漏斗，反应的离子方程式为SiO2+OH-=SiO32-+H2O；

②乙醇挥发时带走水分，可防止K2FeO4与水反应，所以晶体用乙醇洗涤。

【考点定位】考查氧化还原反应方程式的书写、物质除杂、物质制备实验设计等知识

【名师点睛】本试题涉及氧化还原反应方程式的书写、物质的除杂、在信息条件下实验的操作、信息条件下物质的混合，通过让学生根据信息，完成基础知识的运用，这是高考必考的一项，平时复习中应注意这方面的练习，培养学生利用信息、分析信息、自学能力，更好地提高学生自身能力。