Question

高鐵酸鉀是一種新型高效多功能水處理劑。工業(yè)上常采用NaClO氧化法生產(chǎn)，反應(yīng)原理為：

①在堿性條件下，利用NaClO氧化Fe(NO₃)₃制得Na₂FeO₄

3NaClO + 2Fe(NO₃)₃ + 10NaOH＝2Na₂FeO₄↓+ 3NaCl + 6NaNO₃ + 5H₂O

②Na₂FeO₄與KOH反應(yīng)生成K₂FeO₄：Na₂FeO₄ + 2KOH＝K₂FeO₄ + 2NaOH

主要的生產(chǎn)流程如下：

（1）加入鹽酸調(diào)節(jié)溶液pH時需用pH試紙粗略測試pH以控制加入鹽酸的量。實驗室用pH試紙測定溶液pH的操作是                                                                     。

（2）流程圖中“轉(zhuǎn)化”（反應(yīng)③）是在某低溫下進(jìn)行的，說明此溫度下K_sp（K₂FeO₄）      K_sp（Na₂FeO₄）（填“＞”或“＜”或“＝”）。

（3）反應(yīng)的溫度、原料的濃度和配比對高鐵酸鉀的產(chǎn)率都有影響。

圖1為不同的溫度下，F(xiàn)e(NO₃)₃不同質(zhì)量濃度對K₂FeO₄生成率的影響；

圖2為一定溫度下，F(xiàn)e(NO₃)₃質(zhì)量濃度最佳時，NaClO濃度對K₂FeO₄生成率的影響。

工業(yè)生產(chǎn)中最佳溫度為     ℃，此時Fe(NO₃)₃與NaClO兩種溶液最佳質(zhì)量濃度之比為     。

（4）K₂FeO₄ 在水溶液中易“水解”：4FeO₄^2- + 10H₂O 4Fe(OH)₃ + 8OH^- + 3O₂。在“提純”K₂FeO₄中采用重結(jié)晶、洗滌、低溫烘干的方法，則洗滌劑最好選用        溶液（填序號）。

A．H₂O       B．CH₃COONa、異丙醇     C．NH₄Cl、異丙醇      D．Fe(NO₃)₃、異丙醇

（5）K₂FeO₄處理水時，不僅能消毒殺菌，還能除去水體中的H₂S、NH₃等，生成的Fe(OH)₃膠體還能吸附水中的懸浮雜質(zhì)。根據(jù)污染物的實際情況向水中加入適量的K₂FeO₄將污染物轉(zhuǎn)化為無污染的物質(zhì)，試寫出K₂FeO₄處理含有NH₃污水時與NH₃反應(yīng)的離子方程式                                   。

 

Answer 1

【答案】

（12分，每空2分）（1）取一小塊試紙放在表面皿或玻璃片上，用玻璃棒蘸取待測液，點在pH試  紙上，半分鐘后與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對照   （2）＜  （3）①26  6:5  （4）B

（5）2FeO₄^2-+2NH₃+2H₂O＝2Fe(OH)₃(膠體)+N₂↑+ 4OH^-

或（2FeO₄^2-+2NH₃·H₂O＝2Fe(OH)₃(膠體)+N₂↑+ 4OH^-）（把膠體寫成↓也可。）

【解析】

試題分析：（1）實驗室用pH試紙測定溶液的pH值的正確操作是取一小塊試紙放在表面皿或玻璃片上，用玻璃棒蘸取待測液，點在pH試紙上，半分鐘后與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對照即可。

（2）由流程圖可知，“轉(zhuǎn)化”（反應(yīng)③）是Na₂FeO₄→K₂FeO₄，該轉(zhuǎn)化是在某低溫下進(jìn)行的，根據(jù)沉淀更容易向生成更難溶的方向進(jìn)行可知，此溫度下K₂FeO₄的溶解度小于Na₂FeO₄，所以K_sp（K₂FeO₄）＜K_sp（Na₂FeO₄）。

（3）由圖1可知，在Fe(NO₃)₃濃度一定時，溫度在26℃時，K₂FeO₄的生成率最高，故工業(yè)生產(chǎn)中最佳溫度為26℃。由圖1可知，F(xiàn)e(NO₃)₃濃度在330g/L時，K₂FeO₄的生成率最高。由圖2可知，NaClO在2575g/L時，K₂FeO₄的生成率最高，所以Fe（NO₃）₃與NaClO兩種溶液最佳質(zhì)量濃度之比為330g/L:275g/L＝6:5。

（4）K₂FeO₄ 在水溶液中易水解呈堿性，應(yīng)選擇堿性非水溶液抑制K₂FeO₄水解，進(jìn)行洗滌。A、H₂O不能抑制水解，且容易損失，故A錯誤；B、CH₃COONa溶于水水解顯堿性、異丙醇，能抑制水解，減少洗滌損失，故B正確；C、NH₄Cl溶于水水解顯酸性，不能抑制水解，促進(jìn)水解，故C錯誤；D、Fe(NO₃)₃溶于水水解顯酸性，不能抑制水解，促進(jìn)水解，故D錯誤，答案選B。

（5）向含有NH₃污水中加入適量的K₂FeO₄將污染物轉(zhuǎn)化為無污染的物質(zhì)，則該無毒的物質(zhì)是氮氣，而高鐵酸鉀的還原產(chǎn)物是氫氧化鐵，其中氮元素的化合價從－3價升高到0價，失去3個電子。鐵元素的化合價從＋6價降低到＋3價，得到3個電子，因此氧化劑高鐵酸鉀與還原劑氨氣的物質(zhì)的量之比是1：1，根據(jù)原子守恒可知反應(yīng)的離子方程式為2FeO₄^2-+2NH₃+2H₂O＝2Fe(OH)₃(膠體)+N₂↑+ 4OH^-或（2FeO₄^2-+2NH₃·H₂O＝2Fe(OH)₃(膠體)+N₂↑+ 4OH^-）。

考點：考查pH試紙使用；制備實驗方案的設(shè)計；化學(xué)平衡的影響因素；難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì)；氧化還原反應(yīng)方程式的配平；