Question

2．高铁酸钾（K₂FeO₄）是一种新型、高效、多功能绿色水处理剂，比C1₂、O₂、C1O₂、KMnO₄氧化性更强，无二次污染，工业上是先制得高铁酸钠，然后在低温下，向高铁酸钠溶液中加入KOH至饱和，使高铁酸钾析出．
（1）干法制备高铁酸钠的主要反应为2FeSO₄+6Na₂O₂═2Na₂FeO₄+2Na₂O+2Na₂SO₄+O₂↑，该反应中的还原剂是FeSO₄、Na₂O₂，每生成l mol Na₂FeO₄转移5mol电子．
（2）湿法制备高铁酸钾（K₂FeO₄）的反应体系中有六种微粒：Fe（OH）₃、ClO^-、OH^-、FeO₄^2-、Cl^-、H₂O．
①写出并配平湿法制高铁酸钾的离子反应方程式：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．
②每生成1mol FeO₄^2-转移3mol电子，若反应过程中转移了0.3mol电子，则还原产物的物质的量为0.15mol．
③低温下，在高铁酸钠溶液中加入KOH至饱和可析出高铁酸钾（K₂FeO₄），说明什么问题该温度下，K₂FeO₄的溶解度比Na₂FeO₄的溶解度更小．

Answer 1

分析 （1）所含元素化合价升高的反应物是还原剂，反应中化合价升高的元素有Fe、O元素，计算生成氧气物质的量，再根据Fe元素、O元素化合价变化计算转移电子；
（2）①湿法制备高铁酸钾（K₂FeO₄），则FeO₄^2-为产物，Fe（OH）₃为反应物，化合价升高总共3价，由电子转移守恒可知，ClO^-为反应物，Cl^-为生成物，化合价降低共2将，化合价升降最小公倍数为6，故Fe（OH）₃的系数为2，FeO₄^2-的系数为2，ClO^-的系数为3，Cl^-的系数为3，根据电荷守恒可知，OH^-为反应物，系数为4，由元素守恒可知H₂O为生成物，其系数为5；
②根据Fe元素化合价变化计算转移电子，还原产物为Cl^-，根据Cl元素化合价变化计算生成Cl^-的物质的量；
③由溶解度大的转化生成溶解度更小的物质．

解答 解：（1）所含元素化合价升高的反应物是还原剂，反应中化合价升高的元素有Fe、O元素，故还原剂为FeSO₄、Na₂O₂，由方程式可知，每生成l mol Na₂FeO₄同时生成0.5mol氧气，则转移电子为1mol×（6-2）=0.5mol×2×[0-（-1）]=5mol，
故答案为：FeSO₄、Na₂O₂；5；
（2）①湿法制备高铁酸钾（K₂FeO₄），则FeO₄^2-为产物，Fe（OH）₃为反应物，化合价升高总共3价，由电子转移守恒可知，ClO^-为反应物，Cl^-为生成物，化合价降低共2将，化合价升降最小公倍数为6，故Fe（OH）₃的系数为2，FeO₄^2-的系数为2，ClO^-的系数为3，Cl^-的系数为3，根据电荷守恒可知，OH^-为反应物，系数为4，由元素守恒可知H₂O为生成物，其系数为5，离子方程式为：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，
故答案为：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
②反应中Fe元素化合价变化由+3价升高为+6，故每生成1mol FeO₄^2-转移电子，1mol×（6-3）=3mol，还原产物为Cl^-，若反应过程中转移了0.3mol电子，则还原产物的物质的量为$\frac{0.3mol}{1-（-1）}$=0.15mol，
故答案为：3；0.15；
③该温度下，K₂FeO₄的溶解度比Na₂FeO₄的溶解度更小，在高铁酸钠溶液中加入KOH至饱和可析出高铁酸钾（K₂FeO₄），
故答案为：该温度下，K₂FeO₄的溶解度比Na₂FeO₄的溶解度更小．

点评 本题考查氧化还原反应计算与配平、物质的分离提纯等，（1）为易错点，注意根据元素化合价理解．