实验小组制备高铁酸钾 (K 2 FeO 4 ) 并探究其性质。
资料:
① K 2 FeO 4 为紫色固体,干燥品在室温下稳定,在碱性溶液中较稳定。随着碱性的减弱,稳定性下降,与水反应放出氧气。
② K 2 FeO 4 通过强烈的氧化作用可迅速杀灭细菌,有消毒作用,同时不会产生有害物质。
③ K 2 FeO 4 与水反应还能产生具有强吸附性的 Fe(OH) 3 胶体,可除去水中细微的悬浮物,有净水作用。
( 1 ) K 2 FeO 4 中铁元素的化合价为 ___________ 。
( 2 ) A 为氯气发生装置。发生反应的方程式为: KMnO 4 +HCl=MnCl 2 +Cl 2 ↑+KCl+H 2 O ,配平上述方程式 ______ ,并用单线桥分析该氧化还原反应的电子转移情况。
( 3 ) 装置 B 是为了除去 Cl 2 中混有的 HCl 杂质,将除杂装置 B 补充完整并标明所用试剂 _____ 。
( 4 ) D 中盛放的是 ___________ 溶液。
( 5 ) C 中得到紫色固体 K 2 FeO 4 和溶液,请判断氧化性 Cl 2 ___________ K 2 FeO 4 ( 填 “>”“=” 或 “<”) 。 C 中通 Cl 2 制得 K 2 FeO 4 的化学方程式 _______ ,同时还发生了另一个反应的离子方程式是 _____ 。
( 6 ) 下列关于 K 2 FeO 4 的说法中,正确的是 ___________ 。
A .是强氧化性的盐
B .固体保存需要防潮
C .其净水优点有:作用快、安全性好、无异味
( 7 ) 将 K 2 FeO 4 与水反应的化学方程式补充完整: 4K 2 FeO 4 +( )H 2 O=( )Fe(OH) 3 ( 胶体 )+( )_______+( )KOH , _________ 。
( 1 ) +6 价
( 2 )
( 3 )
( 4 ) NaOH
( 5 ) > 3Cl 2 +2Fe(OH) 3 +10KOH=2K 2 FeO 4 +6KCl+8H 2 O Cl 2 +2OH − =Cl − +ClO − +H 2 O
( 6 ) ABC
( 7 ) 4K 2 FeO 4 +10H 2 O=4Fe(OH) 3 ( 胶体 )+3O 2 ↑+8KOH
【分析】
由实验装置图可知,装置 A 中高锰酸钾固体与浓盐酸反应制备氯气,浓盐酸具有挥发性,制得的氯气中混有氯化氢和水蒸气,装置 B 中盛有的饱和食盐水用于除去氯化氢气体,装置 C 中氯气在过量氢氧化钾溶液作用下与氢氧化铁反应制备高铁酸钾,装置 D 中盛有的氢氧化钠溶液用于吸收未反应的氯气,防止污染空气。
( 1 )
由化合价代数和为 0 可知,高铁酸钾中铁元素的化合价为 +6 价,故答案为: +6 价;
( 2 )
装置 A 中发生的反应为高锰酸钾固体与浓盐酸反应生成氯化钾、氯化锰、氯气和水,反应的方程式为 2KMnO 4 +16HCl=2MnCl 2 +5Cl 2 ↑+2KCl+8H 2 O ,由方程式可知,生成 5mol 氯气,反应转移 10mol 电子,则表示反应中电子转移的方向和数目的单线桥为 ,故答案为: ;
( 3 )
由分析可知,装置 B 中盛有的饱和食盐水用于除去氯化氢气体,除杂装置示意图为 ,故答案为: ;
( 4 )
由分析可知,装置 D 中盛有的氢氧化钠溶液用于吸收未反应的氯气,防止污染空气,故答案为: NaOH ;
( 5 )
由分析可知,装置 C 中氯气在过量氢氧化钾溶液作用下与氢氧化铁反应生成高铁酸钾、氯化钾和水,反应的化学方程式为 3Cl 2 +2Fe(OH) 3 +10KOH=2K 2 FeO 4 +6KCl+8H 2 O ,由氧化剂的氧化性强于氧化产物可知,氧化剂氯气的氧化性强于氧化产物高铁酸钾;氯气还能与过量的氢氧化钾溶液反应生成氯化钾、次氯酸钾和水,反应的离子方程式为 Cl 2 +2OH − =Cl − +ClO − +H 2 O ,故答案为: > ; 3Cl 2 +2Fe(OH) 3 +10KOH=2K 2 FeO 4 +6KCl+8H 2 O ; Cl 2 +2OH − =Cl − +ClO − +H 2 O ;
( 6 )
由题给信息可知,高铁酸钾是有强氧化性的盐,通过强烈的氧化作用可迅速杀灭细菌,有消毒作用,同时不会产生有害物质,与水反应还能产生具有强吸附性的氢氧化铁胶体,可除去水中细微的悬浮物,有净水作用,则高铁酸钾具有作用快、安全性好、无异味的净水优点,固体保存时需要防潮防止变质失效,故选 ABC ;
( 7 )
由题给未配平的化学方程式可知,高铁酸钾与水反应生成氢氧化铁胶体、氧气和氢氧化钾,配平的化学方程式为 4K 2 FeO 4 +10H 2 O=4Fe(OH) 3 ( 胶体 )+3O 2 ↑+8KOH ,故答案为: 4K 2 FeO 4 +10H 2 O=4Fe(OH) 3 ( 胶体 )+3O 2 ↑+8KOH 。
氯气:
①化学式:Cl2
②氯元素在周期表中的位置:第三周期ⅦA族
③氯原子的电子式:
④氯的原子结构示意图:
⑤氯原子的外围电子排布式:3s23p5
⑥化学键类型:非极性共价键
⑦氯分子的电子式:
⑧氯分子的结构式:Cl—CI
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