高铁酸钾（K2FeO4）是一种集强氧化性、吸附、絮凝于一体的新型多功能水处理剂，其生产工艺如下：已知K2FeO4具有下列性质：①可溶于水、微溶于浓KOH溶液②在0℃～5℃、强碱性溶液中比较

Question

高铁酸钾（K₂FeO₄）是一种集强氧化性、吸附、絮凝于一体的新型多功能水处理剂，其生产工艺如下：

已知K₂FeO₄具有下列性质：
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Fe³⁺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
请完成下列填空：
（1）已知Cl₂与KOH在较高温度下反应生成KClO₃．在不改变KOH溶液的浓度和体积的条件下，生产KClO应在温度___的情况下进行（填“较高”或“较低”）；
（2）生产K₂FeO₄的反应原理是：Fe（NO₃）₃+KClO+KOH→K₂FeO₄+KNO₃+KCl+H₂O（未配平）
则该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为___；
（3）K₂FeO₄在弱碱性条件下能与水反应生成Fe（OH）₃和O₂，则该反应的化学方程式为___．
（4）在“反应液I”中加KOH固体的目的是___；
A．为下一步反应提供反应物
B．与“反应液I”中过量的Cl₂继续反应，生成更多的KClO
C．KOH固体溶解时会放出较多的热量，有利于提高反应速率
D．使副产物KClO₃转化为KCl
（5）制备K₂FeO₄时，须将90%的Fe（NO₃）₃溶液缓慢滴加到碱性的KClO浓溶液中，并且不断搅拌．采用这种混合方式的原因是___（答出1条即可）．
（6）从“反应液Ⅱ”中分离出K₂FeO₄晶体后，可以得到的副产品有___（写化学式）．
（7）工业上常用“间接碘量法”测定高铁酸钾样品中高铁酸钾的含量，其方法是：用碱性的碘化钾溶液（pH为11～12）溶解3.96g高铁酸钾样品，调节pH为1，避光放置40分钟至反应完全（高铁酸根离子全部被还原成铁离子），再调节pH为3～4（弱酸性），用1.0mol/L的硫代硫酸钠标准溶液作为滴定剂进行滴定（2Na₂S₂O₃+I₂=Na₂S₄O₆+2NaI ），当达到滴定终点时，用去硫代硫酸钠标准溶液15.00mL，则原高铁酸钾样品中高铁酸钾的质量分数为___．

Answer 1

足量Cl₂通入和KOH溶液中，温度低时发生反应Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O，向溶液I中加入KOH，使氯气完全反应，且将溶液转化为碱性溶液，只有碱性条件下次氯酸根离子才能和铁离子发生氧化还原反应生成高铁酸根离子，除去KCl得到碱性的KClO浓溶液，向碱性的KClO浓溶液中加入90%的Fe（NO₃）₃溶液，发生反应2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，得到溶液II，纯化得到湿产品，将湿产品洗涤、干燥得到晶体K₂FeO₄
（1）由工艺流程可知，利用Fe（NO₃）₃与KClO制备K₂FeO₄，由信息可知温度较高KOH与Cl₂ 反应生成的是KClO₃，在低温下KOH与Cl₂ 反应生成的是KClO．选择低温较低，
故答案为：较低；
（2）生产K₂FeO₄的反应原理是：Fe（NO₃）₃+KClO+KOH→K₂FeO₄+KNO₃+KCl+H₂O（未配平），Fe（NO₃）₃为还原剂，KClO为氧化剂，由得失电子守恒可知，氧化剂与还原剂的物质的量之比为3：2，
故答案为：3：2；
（3）K₂FeO₄在弱碱性条件下能与水反应生成Fe（OH）₃和O₂，反应的化学方程式为4K₂FeO₄+10H₂O=8KOH+4Fe（OH）₃↓+3O₂↑，
故答案为：4K₂FeO₄+10H₂O=8KOH+4Fe（OH）₃↓+3O₂↑；
（4）A．Fe（NO₃）₃与KClO反应时，要消耗KOH，故A正确；
B．根据生产工艺流程图，第①步氯气过量，加入KOH固体后会继续反应生成KClO，故B正确；
C．因温度较高时KOH 与Cl₂ 反应生成的是KClO₃，而不是KClO，故C错误；
D．KClO₃转化为 KCl，化合价只降不升，不符合氧化还原反应原理，故D错误；
故答案为：AB；
（5）信息可知，K₂FeO₄在Fe³⁺和Fe（OH）₃催化作用下发生分解，将90%的Fe（NO₃）₃溶液缓慢滴加到碱性的KClO浓溶液中，并且不断搅拌，可以减少K₂FeO₄在过量Fe³⁺作用下的分解；
故答案为：减少K₂FeO₄在过量Fe³⁺作用下的分解；
（6）根据生产工艺流程图，利用元素守恒可知，硝酸铁与次氯酸钾在碱性条件下反应得溶液II中含有高铁酸钾、硝酸钾和氯化钾，所以从溶液II中分离出K₂FeO₄后，同时得到副产品有KCl、KNO₃；
故答案为：KCl、KNO₃；
（7）用碱性的碘化钾溶液溶解高铁酸钾样品，调节pH为1，高铁酸根与碘离子发生氧化还原反应，高铁酸根离子全部被还原成铁离子，碘离子被氧化成碘，根据电子得失守恒有关系2FeO₄^2-～3I₂，再根据反应2Na₂S₂O₃+I₂═Na₂S₄O₆+2NaI，得关系式2FeO₄^2-～3I₂～6Na₂S₂O₃，所以高铁酸钾的质量为(1)/(3)×1.0mol/L×0.015L×198g/mol=0.99g，则原高铁酸钾样品中高铁酸钾的质量分数为(0.99g)/(3.96g)×100%=25%，
故答案为：25%．