高铁酸钾是一种高效的多功能的水处理剂．工业上常采用NaClO氧化法生产.原理为:3NaClO+2Fe(NO3)3+10NaOH=2Na2FeO4↓+3NaCl+6NaNO3+5H2O Na2FeO4+2KOH=K2FeO4+2NaOH主要的生产流程如下:(1)写出反应①的离子方程式 ．(2)反应的温度.原料的浓度和配比对高铁酸钾的产率都有影响．图 题目和参考答案——青夏教育精英家教网——

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考点：制备实验方案的设计,物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题

分析：向NaOH溶液中通入Cl2，发生的反应为Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O，然后向溶液中加入Fe（NO3）3，发生的反应为3NaClO+2 Fe（NO3）3+10NaOH=2Na2FeO4↓+3NaCl+6NaNO3+5H2O，向溶液中加入HCl来调节溶液的pH，然后过滤得到NaCl，向滤液中加入饱和KOH，发生反应Na2FeO4+2KOH=K2FeO4+2NaOH，分离得到粗的K2FeO4，通过提纯得到纯的K2FeO4，
（1）由工艺流程可知，反应①为氯气与氢氧化钠反应生成氯化钠、次氯酸钠与水；           
（2）Fe（NO3）3浓度一定，K2FeO4的生成率最高时的温度为最佳温度；
由图1可知，Fe（NO3）3浓度在375g/L时，K2FeO4的生成率最高，由图2可知，NaClO在255g/L时，K2FeO4的生成率最高，据此计算Fe（NO3）3与NaClO两种溶液最佳质量浓度之比；
（3）K2FeO4 在水溶液中易水解呈碱性，应选择碱性非水溶液抑制K2FeO4水解，进行洗涤；
（4）2FeSO4+6Na2O2═2NaFeO4+2Na2O+2Na2SO4+O2↑中Fe、O元素的化合价升高，O元素的化合价降低，由化合价的变化计算转移的电子数；
（5）电解时阳极发生氧化反应，电极反应方程式为Fe+8OH--6e-═FeO42-+4H2O．

解答： 解：向NaOH溶液中通入Cl2，发生的反应为Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O，然后向溶液中加入Fe（NO3）3，发生的反应为3NaClO+2 Fe（NO3）3+10NaOH=2Na2FeO4↓+3NaCl+6NaNO3+5H2O，向溶液中加入HCl来调节溶液的pH，然后过滤得到NaCl，向滤液中加入饱和KOH，发生反应Na2FeO4+2KOH=K2FeO4+2NaOH，分离得到粗的K2FeO4，通过提纯得到纯的K2FeO4，
（1）反应①为氯气与氢氧化钠反应生成氯化钠、次氯酸钠与水，反应离子方程式为Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O，
故答案为：Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O；
（2）由图1可知，Fe（NO3）3浓度一定，温度在26℃时，K2FeO4的生成率最高，故工业生产中最佳温度为26℃．
由图1可知，Fe（NO3）3浓度在330g/L时，K2FeO4的生成率最高，由图2可知，NaClO在2575g/L时，K2FeO4的生成率最高，所以Fe（NO3）3与NaClO两种溶液最佳质量浓度之比为330g/L：275g/L=6：5，
故答案为：26；6：5；
（3）提纯”K2FeO4中所包含的操作依次为：溶解、蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、低温干燥，K2FeO4 在水溶液中易水解呈碱性，应选择碱性非水溶液抑制K2FeO4水解，进行洗涤．
A．H2O，不能抑制水解，且容易损失，故A错误；
B．CH3COONa、异丙醇，能抑制水解，减少洗涤损失，故B正确；
C．NH4Cl、异丙醇，不能抑制水解，促进水解，故C错误；
D．Fe（NO3）3、异丙醇，不能抑制水解，促进水解，故D错误．
故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶；B；
（4）反应中Fe元素化合价由+2价升高为+6价，被氧化，过氧化钠中O元素的化合价由-1价降低为-2价，由-1价升高为0，由方程式可知，镁生成2molNa2FeO4，有6molNa2O2参加反应，转移10mol电子，则每生成1molNa2FeO4转移的电子数为5mol，
故答案为：5；
（5）电解时阳极发生氧化反应，电极反应方程式为Fe+8OH--6e-═FeO42-+4H2O，故答案为：Fe+8OH--6e-═FeO42-+4H2O．

点评：本题考查学生对工艺流程的理解、阅读题目获取信息能力、物质的分离提纯等基本操作、氧化还原反应、电解池等，难度中等，需要学生具有扎实的基础知识及灵活运用知识、题目信息解决问题的能力．

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