Question

实验室用如图所示装置制备KClO溶液，再与KOH、Fe（NO₃）₃溶液反应制备高效净水剂K₂FeO₄．

已知：K₂FeO₄易溶于水、微溶于浓KOH溶液，在0℃～5℃的强碱性溶液中较稳定．

【制备KClO及K₂FeO₄】

（1）装置C中三颈瓶置于冰水浴中的目的是                   ．

（2）C中得到足量KClO后将三颈瓶上的导管取下，依次加入KOH溶液、Fe（NO₃）₃溶液，水浴控制反应温度为25℃，搅拌1.5 h，溶液变为紫红色（含K₂FeO₄），该反应的离子方程式为               ．再加入饱和KOH溶液，析出紫黑色晶体，过滤，得到K₂FeO₄粗产品．

（3）K₂FeO₄粗产品含有Fe（OH）₃、KCl等杂质，其提纯步骤为：

①将一定量的K₂FeO₄粗产品溶于冷的3 mol/L KOH溶液中，

②                      ，

③                       ，

④搅拌、静置、过滤，用乙醇洗涤2～3次，用乙醇洗涤的理由_____________ .

⑤在真空干燥箱中干燥．

【测定产品纯度】

（4）称取提纯后的K₂FeO₄样品0.2100 g于烧杯中，加入强碱性亚铬酸盐溶液，发生的反应为：Cr（OH）₄^﹣+FeO₄^2﹣═Fe（OH）₃↓+CrO₄^2﹣+OH^﹣；过滤后再加稀硫酸调节溶液呈强酸性，此时反应的离子方程式为：                ．

（5）将（4）反应后的溶液配成250 mL溶液，取出25.00 mL放入锥形瓶，用0.01000 mol/L的（NH₄）₂Fe（SO₄）₂溶液滴定至终点，重复操作2次，平均消耗（NH₄）₂Fe（SO₄）₂溶液30.00 mL．滴定时发生的离子反应为：                  ．计算该K₂FeO₄样品的纯度为                ．

Answer

（1）防止Cl2与KOH反应生成KClO3；

（2）3ClO﹣+2Fe3++10OH﹣═2FeO42﹣+3Cl﹣+5H2O；

（或3ClO﹣+2Fe（OH）3+4OH﹣═2FeO42﹣+3Cl﹣+5H2O也给分）

（3）过滤 将滤液置于冰水浴中，向滤液中加入饱和KOH溶液

K2FeO4易溶于水，防止用水洗涤时晶体损失

（4）CrO42﹣+2H+⇌H2O+Cr2O72﹣

（5）Cr2O72﹣+6Fe2++14H+═6Fe3++2Cr3++7H2O 94.3%

【解析】

试题分析：（1）Cl2与KOH溶液在20℃以下反应生成KClO，在较高温度下则生成KClO3，所以冰水浴的目的是防止Cl2与KOH反应生成KClO3；

（2）足量KClO中依次加入KOH溶液、Fe（NO3）3溶液，发生氧化还原反应生成K2FeO4、KCl和水等，反应的离子方程式为3ClO-+2Fe3++10OH-═2FeO42-+3Cl-+5H2O；

（3）K2FeO4易溶于水、微溶于浓KOH溶液，所以提纯K2FeO4粗产品时可以①将一定量的K2FeO4粗产品溶于冷的3 mol/L KOH溶液中，②过滤，③将滤液置于冰水浴中，向滤液中加入饱和KOH溶液，④搅拌、静置、过滤，因K2FeO4易溶于水，防止用水洗涤时晶体溶解会损失，改用乙醇洗涤2～3次，⑤在真空干燥箱中干燥；

（4）因滤液中存在CrO42-+2H+⇌H2O+Cr2O72-之间的转化，添加强酸促进平衡向正方向移动，提高溶液里Cr2O72-的浓度；

（5）滴定时Cr2O72-在酸性条件下氧化溶液里的Fe2+时发生反应的离子反应方程式为：Cr2O72-+6Fe2++14H+═6Fe3++2Cr3++7H2O；根据反应Cr（OH）4-+FeO42-═Fe（OH）3↓+CrO42-+OH-和Cr2O72-+6Fe2++14H+═6Fe3++2Cr3++7H2O，可得关系式2FeO42-～Cr2O72-～6Fe2+，根据题意可知，（NH4）2Fe（SO4）2的物质的量为0.03L×0.01000 mol/L=0.0003mol，所以高铁酸钾的质量为0.0003mol×1/3×198g/mol×250mL/25mL=0.198g，所以K2FeO4样品的纯度0.198g÷0.210g×100%=94.3%。

【考点定位】考查实验制备方案、氧化还原反应的离子方程式的书写、物质的分离提纯、对条件与操作的分析评价、纯度的计算等

【名师点晴】明确实验原理是解题关键，根据实验装置图可知，A装置中用二氧化锰与浓盐酸加热制得氯气，氯气中有挥发出的来的氯化氢，所以B装置中饱和食盐水是除去氯气中的氯化氢，装置C中用氯气与氢氧化钾溶液应制得次氯酸钾，为防止在较高温度下生成KClO3，C装置中用冰水浴，反应的尾气氯气用D装置中氢氧化钠吸收，据此解题。