Question

高铁酸钾（K₂FeO₄）是一种理想的绿色高效水处理剂。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）仪器C和D中都盛有KOH溶液，其中C中KOH溶液的用途是_________________。

（2）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___________。

（3）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________________________________________。

（4）制得的粗产品中含有Fe（OH）₃、KCl等杂质。一种提纯方案为：将一定量的K₂FeO₄粗产品溶于冷的3 mol·L^－1KOH溶液中，用砂芯漏斗过滤，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_____________________。

②晶体用乙醇洗涤的原因是________________________。

Answer

和氯气反应制备KclO 装置C加冰水浴冷却 Fe(NO3)3 + 3KClO +10 KOH = 2K2FeO4 +3KCl + 6KNO3+5H2O 生成的K2FeO4在Fe3+催化作用下会发生分解 Fe(OH)3 FeO4 滤纸在强碱条件下易被腐蚀 乙醇挥发时带走水分，防止K2FeO4与水发生反应

【解析】（1）装置C中用氯气与氢氧化钾溶液反应制得次氯酸钾，作氧化剂；（2）Cl2和KOH在较高温度下反应生成KClO3，制取KClO温度反应在0℃～5℃，因此采取的措施可以是将装置C放在冰水浴中，缓慢滴加盐酸，减慢生成氯气的速率；（3）将硝酸铁饱和溶液缓慢滴加到KClO饱和溶液中即可制取K2FeO4，根据电子得失守恒和原子守恒可知反应的方程式为：2Fe(NO3)3 +3KClO+10KOH＝2K2FeO4 +3KCl+6KNO3+5H2O；根据已知信息可知在铁离子作用下高铁酸钾容易分解，因此为防止生成的K2FeO4在Fe3+催化作用下会发生分解，所以该操作不能将KClO饱和溶液滴加到Fe(NO3)3饱和溶液中；（4）①因为Fe(OH)3不溶于水，所以第一次用砂芯漏斗过滤，除去Fe(OH)3，则得到的固体为Fe(OH)3，由于K2FeO4可溶于水、微溶于浓KOH溶液，将滤液置于冰水浴中，向滤液中加入饱和的KOH溶液，析出K2FeO4晶体，再进行过滤，则第二次用砂芯漏斗过滤，得到K2FeO4晶体；普通漏斗成分为SiO2，易与氢氧化钾反应而被腐蚀；②由于乙醇易挥发，乙醇挥发时带走水分，可以防止K2FeO4与水发生反应，所以晶体用乙醇洗涤。