用下图所示装置制备KClO溶液,并通过KClO溶液与Fe(NO3)3溶液的反应制

用下图所示装置制备KClO溶液,并通过KClO溶液与Fe(NO3)3溶液的反应制备高效水处理剂K2FeO4

已知K2FeO4具有下列性质: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Fe3Fe(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)3O2

(1)装置AKMnO4与盐酸反应生成MnCl2Cl2,其离子方程式为___________________________________________________________________

将制备的Cl2通过装置B可除去________________(填化学式)

(2)Cl2KOH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,控制反应在0 ℃5 ℃进行,实验中可采取的措施是________________

(3)制备K2FeO4时,KClO饱和溶液与Fe(NO3)3饱和溶液的混合方式为________

(4)提纯K2FeO4粗产品[含有Fe(OH)3KCl等杂质]的实验方案为:将一定量的K2FeO4粗产品溶于冷的3 mol·L1 KOH溶液中,________________________________________(实验中须使用的试剂有:饱和KOH溶液,乙醇;除常用仪器外须使用的仪器有:砂芯漏斗,真空干燥箱)

答案

解析 (1)反应物为MnOHCl,生成物的Mn2Cl2H2O,根据电子守恒和电荷守恒配平即可。制得的Cl2中混有HCl等杂质,HCl气体极易溶于水,而Cl2在饱和食盐水中的溶解度小于在水中的溶解度,所以通过装置B中的饱和食盐水可除去HCl(2)控制反应温度0 ℃5 ℃,可以采用冰水浴冷却C装置。因为Cl2KOH是放热反应,若氯气通入速率过快,与KOH溶液反应速率快,放出热量多,反应温度高,易生成KClO3,所以可以通过缓慢滴加盐酸来控制生成氯气的速率,进而控制反应温度。(3)由题给信息可知,K2FeO4在强碱性溶液中稳定,在酸性或弱碱性条件下均不能稳定存在。Fe(NO3)3溶液因Fe3水解呈酸性,KClO溶液因ClO水解呈碱性,所以应将饱和Fe(NO3)3溶液缓缓滴入饱和KClO溶液中。注意要搅拌,搅拌可增大反应物的接触面积,有利于生成K2FeO4,且能防止生成Fe(OH)3沉淀。(4)由题给信息可知,K2FeO4可溶于水,而杂质Fe(OH)3不溶,过滤除掉Fe(OH)3,由题给信息②“0 ℃5 ℃,强碱性溶液中稳定,所以将滤液置于冰水浴中,再由题给信息可知,K2FeO4微溶于浓KOH,故可加入浓KOH使K2FeO4析出,用砂芯漏斗过滤,并用乙醇洗涤,在真空箱中干燥即可(真空有利于乙醇和水的挥发,加快干燥)

答案 (1)2MnO16H10Cl===2Mn25Cl2↑+8H2O HCl

(2)缓慢滴加盐酸 装置C加冰水浴

(3)在搅拌下,将Fe(NO3)3饱和溶液缓慢滴加到KClO饱和溶液中

(4)用砂芯漏斗过滤,将滤液置于冰水浴中,向滤液中加入饱和KOH溶液,搅拌、静置,再用砂芯漏斗过滤,晶体用适量乙醇洗涤23次后,在真空干燥箱中干燥

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