Question

高铁酸盐是优良的多功能水处理剂。K₂FeO₄为紫色固体，可溶于水，微溶于浓KOH溶液，难溶于有机物；在0～5℃、强碱性溶液中比较稳定，在酸性、中性溶液中易分解放出O₂。某实验小组制备高铁酸钾（K₂FeO₄）并测定产品纯度。回答下列问题：

Ⅰ.制备K₂FeO₄

装置如下图所示，夹持、加热等装置略。

(1)仪器a的名称是____________，装置B中除杂质所用试剂是__________，装置D的作用是________________。

(2)A中发生反应的化学方程式为___________________________________。

(3)C中反应为放热反应，而反应温度须控制在0～5℃，采用的控温方法为______，反应中KOH必须过量的原因是_____________________。

(4)写出C中总反应的离子方程式：__________________。C中混合物经重结晶、有机物洗涤纯化、真空干燥，得到高铁酸钾晶体。

Ⅱ.K₂FeO₄产品纯度的测定

准确称取1.00g制得的晶体，配成250mL溶液，准确量取25.00mL K₂FeO₄溶液放入锥形瓶，加入足量CrCl₃和NaOH溶液，振荡，再加入稀硫酸酸化后得Fe³⁺和Cr₂O，滴入几滴二苯胺磺酸钠作指示剂，用0.0500mol/L (NH₄)₂Fe(SO₄)₂标准溶液滴定至终点（溶液显浅紫红色），平行测定三次，平均消耗 (NH₄)₂Fe(SO₄)₂标准溶液28.00mL。

(5)根据以上数据，样品中K₂FeO₄的质量分数为__________。若(NH₄)₂Fe(SO₄)₂标准溶液部分变质，会使测定结果_______（填“偏高”“偏低”或“无影响”）。

Answer

圆底烧瓶 饱和食盐水 吸收尾气Cl2并能防倒吸 MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O 冰水浴 K2FeO4在强碱性溶液中比较稳定 3Cl2+2Fe3++16OH-=2FeO42-+6Cl-+8H2O 92.4% 偏高

【解析】

根据装置图：首先制得氯气，氯气中混有氯化氢，根据题目信息：K2FeO4强碱性溶液中比较稳定，故须用饱和的食盐水除去氯化氢，再通入三氯化铁和过量的氢氧化钾混合溶液中生成K2FeO4，氯气是有毒气体，需要氢氧化钠溶液吸收尾气。

（1）仪器a的名称是圆底烧瓶；HCl极易溶于水，饱和食盐水抑制氯气的溶解，又可除去氯气中的HCl，故装置B中除杂质所用试剂是饱和食盐水；装置D是用于吸收尾气Cl2，反应原理： Cl₂+2NaOH=NaCl+NaClO+H₂O，竖放干燥管能防倒吸，故装置D的作用是吸收尾气Cl2并能防倒吸；

（2）A中发生反应的化学方程式：MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O；

（3）C中反应为放热反应，而反应温度须控制在0～5℃，采用的控温方法为冰水浴降温；反应中KOH必须过量，由于题干所给信息：K2FeO4在强碱性溶液中比较稳定；

（4）根据氧化还原反应原理分析产物是FeO42-和Cl-，C中总反应的离子方程式：3Cl2+2Fe3++16OH-=2FeO42-+6Cl-+8H2O；

（5）足量CrCl3和NaOH溶液形成CrO2-，CrO2-+FeO42-+2H2O=Fe(OH)3↓+CrO42-+OH-，6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O，得到定量关系为：

n=，250ml溶液中含有× =

测定该样品中K2FeO4的质量分数=

故答案为：92.4%；

若(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液部分变质，所耗(NH4)2Fe(SO4)2的体积偏大，带入关系式的数据偏大，解得的K2FeO4的质量也就偏大，会使测定结果“偏高”。