Question

高铁酸钾是一种高效多功能的新型非氯绿色消毒剂，主要用于饮水处理。实验小组制备高铁酸钾（K₂FeO₄）并探究其性质。

资料：K₂FeO₄为紫色固体，微溶于KOH溶液；具有强氧化性，在酸性或中性溶液中快速产生O₂，在碱性溶液中较稳定。

(1)制备K₂FeO₄（夹持装置略）

①如图所示，A为氯气发生装置。装置A、B、C、D中存在错误的是______________（填序号）。

②C中得到紫色固体和溶液。C中通入氯气发生反应，生成高铁酸钾（K₂FeO₄）的化学方程式为_______，此外Cl₂还可能与过量的KOH反应。

(2)探究K₂FeO₄的性质

①取C中紫色溶液，加入稀硫酸，产生黄绿色气体，得溶液a，经检验气体中含有Cl₂。为证明是否K₂FeO₄，氧化了Cl^－而产生Cl₂，设计以下方案：

方案I	取少量溶液a，滴加KSCN溶液至过量，溶液呈红色。
方案II	用KOH溶液充分洗涤C中所得固体，再用KOH溶液将K2FeO4溶出，得到紫色溶液b。取少量b，滴加盐酸，有Cl2产生。

i.由方案I中溶液变红可知溶液a中含有__________离子，但该离子的存在不能判断一定是K₂FeO₄，氧化了Cl₂，因为K₂FeO₄，在酸性溶液中不稳定，请写出K₂FeO₄在酸性溶液中发生反应的离子方程式___________________________________。

ii．方案Ⅱ可证明K₂FeO₄，氧化了Cl^－．用KOH溶液洗涤的目的是_______________。

②根据K₂FeO₄的制备实验得出：氧化性Cl₂_____FeO₄^2－ （填“＞”或“＜”），而方案Ⅱ实验表明，Cl₂和FeO₄^2－的氧化性强弱关系恰好相反，原因是_______________。

(3)若在制备装置C中加入Fe(OH)₃的质量为14.0g，充分反应后经过滤、洗涤、干燥得K₂FeO₄固体19.3g，则K₂FeO₄的产率为______________。

Answer

B 3C12+2Fe(OH)3+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H2O Fe3+ 4FeO42-+20H+=4Fe3++3O2↑+10H2O 确保K2FeO4在碱性环境中的稳定性，同时排除ClO-对验证的干扰 > 溶液的酸碱性不同 74.5%

【解析】

（1）①A为氯气发生装置，B除去氯气中的HCl，应左侧长导管，右侧短导管，长进短出，装置A、B、C、D中存在错误的是B（填序号）。故答案为：B；

②C中得到紫色固体和溶液，C中通入氯气将氢氧化亚铁氧化，生成高铁酸钾（K2FeO4），化学方程式为3C12+2Fe(OH)3+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H2O。故答案为：3C12+2Fe(OH)3+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H2O；

（2）①i.Fe3+离子与SCN-发生络合反应，生成红色的络离子，由方案I中溶液变红可知溶液a中含有Fe3+离子，但该离子的存在不能判断一定是K2FeO4，氧化了Cl2，因为K2FeO4在酸性溶液中不稳定，K2FeO4在酸性溶液中发生反应的离子方程式4FeO42-+20H+=4Fe3++3O2↑+10H2O。故答案为：Fe3+；4FeO42-+20H+=4Fe3++3O2↑+10H2O；

ii．方案Ⅱ可证明K2FeO4，氧化了Cl－，用KOH溶液洗涤的目的是确保K2FeO4在碱性环境中的稳定性，同时排除ClO-对验证的干扰。故答案为：确保K2FeO4在碱性环境中的稳定性，同时排除ClO-对验证的干扰；

②根据K2FeO4的制备实验得出：3C12+2Fe(OH)3+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H2O中氧化剂的氧化性强于氧化产物，氧化性Cl2＞FeO42－ ，而方案Ⅱ实验表明，Cl2和FeO42－的氧化性强弱关系恰好相反，原因是溶液的酸碱性不同。故答案为：＞；溶液的酸碱性不同；

（3）若在制备装置C中加入Fe(OH)3的质量为14.0g，充分反应后经过滤、洗涤、干燥得K2FeO4固体19.3g，根据铁原子守恒：

m==25.9g，则K2FeO4的产率为 =74.5%。

故答案为：74.5%；