新型净水剂高铁酸钾 为暗紫色有光泽粉末,微溶于 KOH 溶液,在中性或酸性溶液中逐渐分解,在碱性溶液中稳定,具有高效的消毒作用,是一种新型非氯高效消毒剂。实验小组用下列两种方法制备高铁酸钾。
I 、湿式氧化法制备
(1)A 中反应的离子反应为 ________________ 。
(2) 实验过程中发现浓盐酸不能持续滴下,装置的改进方案是 ________________________ 写出一种 。
(3)B 中得到紫色固体和溶液, B 中反应的化学方程式为 ________________________ 。
(4) 试剂 M 是 ________ ,其作用为 ________________________ 。
II 、实验室模拟工业电解法制取 ,用镍 、铁作电极电解浓 KOH 溶液制备 的装置如图 1 所示。
(5) 电极作 ________ 极 填 “ 阴 ” 或 “ 阳 ” 。
(6) 电极的电极反应式为 ________________________________________ 。
(7) 高铁电池是正在研制中的可充电干电池,图 2 为该电池和常用的高能碱性电池的放电曲线,由此可得出的高铁电池的优点有 ________ 、 ________ 。
2MnO +16H + +10Cl - =2Mn 2+ +5Cl 2 +8H 2 O 将分液漏斗改为恒压滴液漏斗 或恒压分液漏斗 ,或者在分液漏斗与圆底烧瓶间连接一段橡皮管 碱石灰 吸收氯气,防止污染空气; 阳 Fe+8OH - -6e - = FeO +4H 2 O 放电时间长 工作电压稳定
【分析】
湿式氧化法制备高铁酸钾的原理为:利用 A 装置制备氯气,其反应为 , A 装置和 B 装置之间的饱和食盐水用于洗去氯气中的 HCl , C 装置中为碱石灰,用于吸收多余的氯气,防治污染空气。
【详解】
I.(1)A 中为制取氯气的反应,写成离子方程式为 ,故填 ;
(2) 浓盐酸不能顺利滴下,可能是因为烧瓶内压强与分液漏斗不一致,故可将分液漏斗改为恒压滴液漏斗,或者在分液漏斗与圆底烧瓶间连接一段橡皮管,故填将分液漏斗改为恒压滴液漏斗,或者在分液漏斗与圆底烧瓶间连接一段橡皮管;
(3)B 中为制备高铁酸钾,其反应为 ,故填 ;
(4)C 中试剂 M 为碱石灰,用于吸收多余的氯气,防治污染空气,故填碱石灰、吸收氯气,防止污染空气;
II.(5) 根据题意,图 1 中铁作为阳极,被氧化,在碱性条件下失电子生成高铁酸根,其电极反应为 ,故填阳;
(6) 图 1 中铁作阳极,失电子,生成产物,其电极反应为 ,故填 ;
(7) 从图 2 中可以看出,高铁电池工作电压稳定,放电时间长,故填放电时间长、工作电压稳定。
氧化还原反应:
有电子转移(得失或偏移)的反应;(无电子转移(得失或偏移)的反应为非氧化还原反应)
反应历程:
氧化还原反应前后,元素的氧化数发生变化。根据氧化数的升高或降低,可以将氧化还原反应拆分成两个半反应:氧化数升高的半反应,称为氧化反应;氧化数降低的反应,称为还原反应。氧化反应与还原反应是相互依存的,不能独立存在,它们共同组成氧化还原反应。
有电子转移(得失或偏移)的反应;(无电子转移(得失或偏移)的反应为非氧化还原反应)
电子的得失过程:
其过程用核外电子排布变化情况可表示为:
氧化还原反应中存在以下一般规律:
强弱律:氧化性:氧化剂>氧化产物;
还原性:还原剂>还原产物。
价态律:元素处于最高价态,只具有氧化性;元素处于最低价态,只具有还原性;处于中间价态,既具氧化性,又具有还原性。
转化律:同种元素不同价态间发生归中反应时,元素的氧化数只接近而不交叉,最多达到同种价态。
优先律:对于同一氧化剂,当存在多种还原剂时,通常先和还原性最强的还原剂反应。守恒律:氧化剂得到电子的数目等于还原剂失去电子的数目。
氧化还原性的强弱判定:
物质的氧化性是指物质得电子的能力,还原性是指物质失电子的能力。物质氧化性、还原性的强弱取决于物质得失电子的能力(与得失电子的数量无关)。从方程式与元素性质的角度,氧化性与还原性的有无与强弱可用以下几点判定:
(1)从元素所处的价态考虑,可初步分析物质所具备的性质(无法分析其强弱)。最高价态——只有氧化性,如H2SO4、KMnO4中的S、Mn元素;最低价态,只有还原性,如Cl-、S2-等;中间价态——既有氧化性又有还原性,如Fe、S、SO2等。
(2)根据氧化还原的方向判断:氧化性:氧化剂>氧化产物;还原性:还原剂>还原产物。
(3)根据反应条件判断:当不同的氧化剂与同一种还原剂反应时,如氧化产物中元素的价态相同,可根据反应条件的高、低进行判断,如是否需要加热,是否需要酸性条件,浓度大小等等。
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