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某小组同学设计如下实验装置制备高铁酸钾K2FeO4(夹持装置略),同时探究制备的适宜条件,已知:常温下,K2FeO4为紫色固体,微溶于KOH溶液。

(1)装置A反应中的氧化剂为
KMnO4
KMnO4

(2)进一步设计如下对比实验,探究在不同试剂a对K2FeO4产率的影响。已知实验中,溶液总体积、FeCl3和Fe(NO33的物质的量、Cl2的通入量均相同。
实验编号 试剂a 实验现象
i FeCl3溶液和少量KOH 无明显现象
ii FeCl3溶液和过量KOH 得到紫色溶液,无紫色固体
iii Fe(NO33溶液和过量KOH 得到深紫色溶液,有紫色固体
①对比实验i与ii现象,提出假设;“实验ii溶液碱性较强,、增强+3价铁的还原性”验证此假设的实验装置如图所示:


当通入Cl2,电压表示数为V1;再向右侧烧杯中加入的试剂为
KOH固体
KOH固体
,电压表示数为V2;且观察V1
V2(填“>”“<”或“=”)证明上述假设成立。
②配平实验iii中反应的离子方程式:
2
2
Fe3++
3
3
Cl2+
16OH-
16OH-
2
2
F
e
O
2
-
4
+
6
6
Cl-+
8H2O
8H2O

③实验ii中K2FeO4的产率比实验iii的低,其原因可能是
Ⅱ中c(Cl-)大,不利于2Fe(OH)3+3Cl2+10KOH⇌2K2FeO4+6KCl+8H2O正向进行[或根据反应:Cl2+2e-=2Cl-,Ⅱ中c(Cl-)大,Cl2的氧化性减弱]
Ⅱ中c(Cl-)大,不利于2Fe(OH)3+3Cl2+10KOH⇌2K2FeO4+6KCl+8H2O正向进行[或根据反应:Cl2+2e-=2Cl-,Ⅱ中c(Cl-)大,Cl2的氧化性减弱]

(3)随着反应的发生,装置B中不断有白色片状固体产生。
①结合化学用语解释该现象:
该装置中存在NaCl(s)⇌Na+(aq)+Cl-(aq),随着反应的进行,B中Cl-增加使平衡逆向产生NaCl晶体
该装置中存在NaCl(s)⇌Na+(aq)+Cl-(aq),随着反应的进行,B中Cl-增加使平衡逆向产生NaCl晶体

②若拆除装置B,而使K2FeO4的产率降低的原因是
HCl进入装置C中增加了Cl-浓度,使2Fe3++3Cl2+16OH-⇌2
F
e
O
2
-
4
+6Cl-+8H2O平衡逆向移动,产率降低
HCl进入装置C中增加了Cl-浓度,使2Fe3++3Cl2+16OH-⇌2
F
e
O
2
-
4
+6Cl-+8H2O平衡逆向移动,产率降低

(4)向实验ii所得紫色溶液中继续通入Cl2,溶液紫色变浅,K2FeO4的产率降低.可能原因是通入的Cl2消耗了KOH,写出该反应的离子方程式:
Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O
Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O

(5)综上可知制备K2FeO4所需的适宜条件是
Fe(NO33和过量KOH溶液、通入适量Cl2
Fe(NO33和过量KOH溶液、通入适量Cl2

【答案】KMnO4;KOH固体;>;2;3;16OH-;2;6;8H2O;Ⅱ中c(Cl-)大,不利于2Fe(OH)3+3Cl2+10KOH⇌2K2FeO4+6KCl+8H2O正向进行[或根据反应:Cl2+2e-=2Cl-,Ⅱ中c(Cl-)大,Cl2的氧化性减弱];该装置中存在NaCl(s)⇌Na+(aq)+Cl-(aq),随着反应的进行,B中Cl-增加使平衡逆向产生NaCl晶体;HCl进入装置C中增加了Cl-浓度,使2Fe3++3Cl2+16OH-⇌2
F
e
O
2
-
4
+6Cl-+8H2O平衡逆向移动,产率降低;Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O;Fe(NO33和过量KOH溶液、通入适量Cl2
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:101引用:1难度:0.4
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  • 1.硫铁矿烧渣是硫铁矿生产硫酸过程中产生的工业废渣(主要含Fe2O3及少量SiO2、Al2O3等杂质).用该烧渣制取药用辅料--红氧化铁的工艺流程如下:

    (1)在“还原焙烧”中产生的有毒气体可能有
     

    (2)“酸浸”时间一般不超过20min,若在空气中酸浸时间过长,溶液中Fe2+含量将下降,其原因是
     
    (用离子方程式表示).
    (3)根据下表数据:
    氢氧化物 Al(OH)3 Fe(OH)3 Fe(OH)2
    开始沉淀的pH 3.10 2.01 7.11
    完全沉淀的pH 4.77 3.68 9.61
    在“除杂”步骤中,为除去Fe3+和Al3+,溶液的pH最大值应小于
     
    ,检验
    Fe3+已经除尽的试剂是
     

    (4)“中和合成”的目的是将溶液中Fe2+转变为碳酸亚铁沉淀,则操作B是
     

    (5)煅烧A的反应方程式是
     

    (6)a g烧渣经过上述工艺可得红氧化铁b g.药典标准规定,制得的红氧化铁中含氧化铁不得少于98.0%,则所选用的烧渣中铁的质量分数应不低于
     
    (用含a、b的表达式表示).

    发布:2025/1/19 8:0:1组卷:5引用:1难度:0.5
  • 2.硫铁矿烧渣是硫铁矿生产硫酸过程中产生的工业废渣(主要含Fe2O3及少量SiO2、Al2O3、CaO、MgO等杂质).用该烧渣制取药用辅料--红氧化铁的工艺流程如图:

    (1)在“还原焙烧”中产生的有毒气体可能有
     

    (2)“酸浸”时间一般不超过20min,若在空气中酸浸时间过长,溶液中Fe2+含量将下降,其原因是
     
    (用离子方程式表示).
    (3)根据下表数据:
    氢氧化物 Al(OH)3 Mg(OH)2 Fe(OH)3 Fe(OH)2
    开始沉淀的pH 3.10 8.54 2.01 7.11
    完全沉淀的pH 4.77 11.04 3.68 9.61
    在“除杂”步骤中,为除去Fe3+和Al3+,溶液的pH最大值应小于
     
    ,检验Fe3+已经除尽的试剂是
     
    ;当pH=5时,溶液中c(Al3+)=
     
    mol•L-1(已知常温下Ksp[Al(OH)3]=2.0×10-33).
    (4)“中和合成”的目的是将溶液中Fe2+转变为碳酸亚铁沉淀,则A的操作是
     

    (5)a g烧渣经过上述工艺可得红氧化铁b g.药典标准规定,制得的红氧化铁中含氧化铁不得少于98.0%,则所选用的烧渣中铁的质量分数应不低于
     
    (用含a、b的表达式表示).

    发布:2025/1/19 8:0:1组卷:114引用:4难度:0.5
  • 3.硫铁矿烧渣是硫铁矿生产硫酸过程中产生的工业废渣(主要含Fe2O3及少量SiO2、Al2O3、CaO、MgO等杂质).用该烧渣制取药用辅料--红氧化铁的工艺流程如下:

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    (用离子方程式表示).
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    完全沉淀的pH 4.77 11.04 3.68 9.61
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    ,常温下,当pH=5时,溶液中c(Al3+)=
     
    mol•L-1(已知常温下Ksp[Al(OH)3]═2.0×10-33).
    (4)“中和合成”的目的是将溶液中Fe2+转变为碳酸亚铁沉淀,则A的操作是
     

    发布:2025/1/19 8:0:1组卷:12引用:1难度:0.5
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