Question

硫酸亚铁是生产钛白的副产品，价格低，以琉酸亚铁为原料制备高效净水剂高铁酸钾 (K₂FeO₄)可大大降低成本。其生产工艺如下：

已知：NaNO₂是在空气中将Fe²⁺氧化为铁黄(FeOOH)的催化剂；铁黄微溶于酸。

请问答下列问题：

（1）铁黄(FeOOH)中铁元素的化合价是_______。写出反应①生成铁黄(FeOOH)的离子方程式：_______，在通入O₂“氧化”FeSO₄的过程中，溶液的pH_____（填“增大”“减小”或“不变”）

（2）“过滤、洗涤、干燥”制备铁黄时，检验铁黄表面已洗涤干净的操作是______________。

（3）写出反应③的化学方程式：___________________。

（4）在溶液I中加KOH 固体的目的是__________________。

（5）K₂FeO₄可作为新型多功能水处理剂的原因是________________。

（6）该工艺每消耗标准状况下112LCl₂理论上得到_______g K₂FeO₄。

Answer

+3 4Fe2++O2 +6H2O 4FeOOH↓+8H+ 减小 取少量最后一次的洗涤液于试管中，滴加盐酸酸化的BaCl2溶液，若无白色沉淀生成，则说明已被洗净 2FeOOH +3KC1O+4KOH =2 K2FeO4+3H2O+3KCl 除KCl；为下一步反应提供反应物；除去过量Cl2（答出任意两点给2分） K2FeO4具有强氧化性，能杀菌消毒；消毒过程中白身被还原为Fe3+，Fe3+水解生成Fe(OH)3胶体能吸附水中悬浮杂质而沉降 660

【解析】（1）化合物中各元素的化合价代数和为0，铁黄(FeOOH)中氧元素为-2价，氢元素为+1价，则铁元素的化合价是+3；反应①中Fe2+被氧气氧化为+3价，根据电子得失守恒和质量守恒，生成铁黄(FeOOH)的离子方程式为4Fe2++O2 +6H2O4FeOOH↓+8H+ ，发生此反后，溶液中H+ 浓度增大，溶液的pH减小；

（2）根据反应①知，溶液中有生成的H2SO4，要检验铁黄表面已经洗涤干净，其操作是取少量最后一次的洗涤液于试管中，滴加盐酸酸化的BaCl2溶液，若无白色沉淀生成，则说明已被洗净；

（3）根据题目信息和氧化还原反应化合价变化确定反应物为：FeOOH、KClO，生成物为K2FeO4、KCl和H2O，根据电子得失守恒和质量守恒配平后即得反应③的化学方程式为2FeOOH +3KC1O+4KOH =2 K2FeO4+3H2O+3KCl；

（4）根据工艺流程可知，在溶液I中加KOH固体后经过滤得到碱性KClO溶液，并结合制备K2FeO4的反应方程式可知，加KOH 固体的目的是 除KCl、为下一步反应提供反应物和除去过量Cl2；

（5）K2FeO4中铁元素为+6价，价态高，易得电子，表现强氧化性，可杀菌消毒，还原产物Fe3+可水解生成氢氧化铁胶体，能吸附水中悬浮杂质而沉降；

（6）该工艺流程存在关系式：3Cl2~~~~3KClO~~~~2K2FeO4；标准状况下112LCl2的物质的量为=5mol，则生成K2FeO4的物质的量为5mol×=mol，质量为mol×198g/mol=660g。