Question

高铁酸钾（K₂FeO₄）是铁的一种重要化合物，是一种新型、高效、多功能水处理剂。一种湿法制备高铁酸钾的工艺流程如下图所示：

已知高铁酸钾的部分性质如下：

① 热稳定性差，溶液的pH对其稳定性的影响也很大；即在低温、碱性环境中稳定，高温、中性和酸性条件下不稳定。

② 在水中溶解度大，难溶于无水乙醇等有机溶剂。

③ 具有强氧化性，能氧化烃、80％以下的乙醇溶液等物质。

回答下列问题：

（1）该生产工艺应在温度_____（填“较高”或“较低”）的情况下进行。

（2）上述氧化过程中，发生反应的离了方程式为_______。

（3）由流程图可见，湿法制备高铁酸钾时，需先制得高铁酸钠，然后再向高铁酸钠中加入饱和KOH溶液，即可析出高铁酸钾

① 加入饱和KOH溶液的目的是：______。

② 由以上信息可知：Ksp（K₂FeO₄）______Ksp(Na₂FeO₄）（填“大于”或“小于”）。

（4）实验测得铁盐溶液的质量分数、反应时间与K₂FeO₄产率的实验数据分别如下图l、图2所示。为了获取更多的高铁酸钾，铁盐的质量分数应控制在______附近、反应时间应控制在______。

（5）粗K₂FeO₄→纯K₂FeO₄包括重结晶、过滤、洗涤、干燥几个步骤。洗涤、干燥的目的是脱碱、脱水，洗涤时最好用______洗涤。

Answer

较低 2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O 增大K+浓度，促进K2FeO4晶体析出 小于 30% 60min 无水乙醇

【解析】硝酸铁晶体在碱性条件下被次氯酸钠氧化生成Na2FeO4，过滤除去杂质NaCl、硝酸钠，加入饱和KOH溶液后，将Na2FeO4转化为溶解度更小的K2FeO4，反应方程式为Na2FeO4+2KOH=K2FeO4+2NaOH，冷却结晶、过滤，洗去高铁酸钾晶体表面的KOH和其他杂质，得到纯产品高铁酸钾。

（1）由于在低温、碱性环境中稳定，所以该生产工艺应在温度较低的情况下进行。（2）根据以上分析可知上述氧化过程中，发生反应的离了方程式为2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O。（3）①该温度下高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠的溶解度小，加入饱和KOH溶液可以增大K+的浓度，减小高铁酸钾的溶解，促进高铁酸钾晶体析出。②由以上信息可知：Ksp（K2FeO4）小于Ksp(Na2FeO4）。（4）根据图像可知铁盐的质量分数为30%、时间在60min时产品的产率最高，才为了获取更多的高铁酸钾，铁盐的质量分数应控制在30%附近、反应时间应控制在60min。（5）由于高铁酸钾在水中溶解度大，难溶于无水乙醇等有机溶剂，所以用无水乙醇洗涤，洗去可溶性杂化，并减少因溶解导致的损失。