一輪學案高考命題新動向情境命題系列（三）-高鐵酸鹽

溫馨提示：此套題為Word版，請按住Ctrl,滑動鼠標滾軸，調節合適的觀看比例，答案解析附后。關閉Word文檔返回原板塊。高考命題新動向情境命題系列(三)——高鐵酸鹽高鐵酸鹽(鈉、鉀)是六價鐵鹽,有效成分是高鐵酸根(FeQUOTE),FeQUOTE中鐵呈+6價,具有強氧化性,能通過氧化作用進行消毒。還原產物是Fe(OH)3,在溶液中呈膠體,能將水中的懸浮物聚集形成沉淀。因此,高鐵酸鹽具有氯氣和明礬[KAl(SO4)2·12H2O]的凈水效果,是一種新型的凈水劑。制法:Fe(OH)3或Fe2O3與一些氧化劑在堿性條件下反應。以鈉鹽為例:3NaClO+10NaOH+2Fe(NO3)32Na2FeO4+3NaCl+6NaNO3+5H2O。

命題角度1:高鐵酸鹽電池1.高鐵電池是一種新型可充電電池,與普通高能電池相比,該電池能長時間保持穩定的放電電壓。高鐵電池的總反應為3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH,下列敘述不正確的是 ()

A.放電時負極反應為3Zn-6e-+6OH-3Zn(OH)2B.充電時陽極反應為Fe(OH)3-3e-+5OH-FeQUOTE+4H2OC.放電時每轉移3mol電子,正極有1molK2FeO4被還原

D.充電時陰極溶液的堿性減弱【解析】選D。根據電池的總反應可知,高鐵電池放電時必定是鋅在負極失去電子,電極反應式為3Zn-6e-+6OH-3Zn(OH)2,A正確;充電時陽極發生Fe(OH)3失電子的氧化反應,即反應為Fe(OH)3-3e-+5OH-FeQUOTE+4H2O,B正確;放電時正極反應為FeQUOTE+4H2O+3e-Fe(OH)3+5OH-,每轉移3mol電子,正極有1molK2FeO4被還原,C正確;充電時,陰極上電極反應式為Zn(OH)2+2e-Zn+2OH-,生成氫氧根離子,所以陰極附近溶液堿性增強,D錯誤。

命題角度2:與高鐵酸鹽有關的流程2.高鐵酸鉀(K2FeO4)具有強氧化性,是一種新型多功能水處理劑,其生產工藝流程如下:已知:K2FeO4在水溶液中易發生反應:4FeQUOTE+10H2O4Fe(OH)3+8OH-+3O2↑,下列說法不正確的是 ()

A.步驟③中氧化劑與還原劑的物質的量之比為3∶2B.步驟④中Na2FeO4轉變為濕產品是因為K2FeO4溶解度更小C.步驟⑤中的洗滌劑可用CH3COOK和異丙醇來配制D.配制90%Fe(NO3)3溶液必需的玻璃儀器有容量瓶、燒杯、量筒、玻璃棒

【解析】選D。足量Cl2通入NaOH溶液中,溫度低時發生反應Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O,向溶液Ⅰ中加入NaOH,使氯氣完全反應,且將溶液轉化為堿性溶液,只有堿性條件下ClO-才能和Fe3+發生氧化還原反應生成FeQUOTE,除去NaCl得到堿性的NaClO濃溶液,向堿性的NaClO濃溶液中加入90%的Fe(NO3)3溶液,發生反應2Fe3++3ClO-+10OH-2FeQUOTE+3Cl-+5H2O,得到溶液Ⅱ,向溶液中加入KOH固體至飽和,得到K2FeO4,純化得到濕產品,將濕產品洗滌、干燥得到晶體K2FeO4。A.步驟③發生的反應為2Fe3++3ClO-+10OH-2FeQUOTE+3Cl-+5H2O,Fe3+是還原劑、ClO-是氧化劑,所以氧化劑和還原劑的物質的量之比為3∶2,A正確;B.步驟④中Na2FeO4轉變為濕產品時,溶解度大的物質轉化為溶解度小的物質,步驟④中Na2FeO4轉變為濕產品是因為K2FeO4溶解度更小,B正確;C.醋酸鉀水解導致溶液呈堿性,能抑制高鐵酸根離子水解,異丙醇能降低高鐵酸鉀溶解性且防止其水解,所以步驟⑤中的洗滌劑可用CH3COOK和異丙醇來配制,C正確;D.配制一定質量分數的溶液不需要容量瓶,需要燒杯、玻璃棒和量筒,D錯誤。3.高鐵酸鉀(K2FeO4)是一種新型多功能水處理劑。其生產工藝如下:已知:①2KOH+Cl2KCl+KClO+H2O(條件:溫度較低)②6KOH+3Cl25KCl+KClO3+3H2O(條件:溫度較高)③2Fe(NO3)3+3KClO+10KOH2K2FeO4+6KNO3+3KCl+5H2O回答下列問題:(1)該工藝中,不宜采用的溫度條件是(填“較高溫度”或“較低溫度”)。

(2)氯堿工業中獲取Cl2的化學方程式是。

(3)K2FeO4可作為新型多功能水處理劑的原因是。

(4)在“反應液Ⅰ”中加KOH固體的目的,除消耗過量Cl2外,還有的作用是。

(5)從“反應液Ⅱ”中分離出K2FeO4后,副產品中可以作化肥的有。

【解析】(1)由工藝流程及③可知,利用Fe(NO3)3與KClO制備K2FeO4,由信息②可知溫度較高KOH與Cl2反應生成的是KClO3。由信息①可知,在低溫下KOH與Cl2反應生成的是KClO。故選擇較低溫度,不宜選取較高溫度。(2)工業是利用電解飽和食鹽水制取氯氣,反應方程式為2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑。(3)K2FeO4中鐵元素化合價為+6價,價態高,易得電子,表現強氧化性,+6價的Fe元素易得電子表現出強氧化性,可殺菌消毒;還原產物Fe元素為+3價,在水中形成Fe(OH)3膠體,可吸附水中懸浮物并可使泥沙聚沉。(5)由工藝流程及③可知,從“反應液Ⅱ”中分離出K2FeO4后,會有副產品KNO3、KCl。

答案:(1)較高溫度(2)2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑(3)+6價的Fe元素易得電子表現出強氧化性,可殺菌消毒;還原產物Fe元素為+3價,在水中形成Fe(OH)3膠體,可吸附水中懸浮物并可使泥沙聚沉(4)與“反應液Ⅰ”中過量的Cl2繼續反應,生成更多的KClO;為下一步反應提供反應物(5)KNO3、KCl命題角度3:與高鐵酸鹽有關的制備實驗4.高鐵酸鉀K2FeO4具有廣泛的用途,已知K2FeO4具有下列性質:①可溶于水、微溶于濃KOH溶液,②在0～5℃、強堿性溶液中比較穩定,③在Fe3+和Fe(OH)3催化作用下發生分解,④在酸性或中性溶液中快速產生O2,⑤FeQUOTE易被H2還原。實驗室制備高鐵酸鉀,如圖所示,完成下面問題。

(1)裝置A中為Cl2的發生裝置,該反應的離子方程式為。

(2)裝置B的作用是____________________________________。

(3)反應結束后,C中可得到紫色固體和溶液。C中Cl2發生的反應有Cl2+2KOHKCl+KClO+H2O和(寫化學方程式)。

(4)向C中紫色溶液中滴加稀硫酸,產生黃綠色氣體,滴加KSCN溶液后,溶液變成血紅色,說明反應后的溶液中含有離子,但是該離子的產生不一定是K2FeO4氧化Cl-產生的,還可能是(用離子方程式表示)。

【解析】(1)高錳酸鉀與濃鹽酸發生氧化還原反應生成氯氣,反應的離子方程式為2MnQUOTE+16H++10Cl-2Mn2++5Cl2↑+8H2O。(2)B盛有飽和食鹽水,可用于除去氯氣中的氯化氫。(3)C含有KOH和Fe(OH)3,通入氯氣,分別發生Cl2+2KOHKCl+KClO+H2O、3Cl2+2Fe(OH)3+10KOH2K2FeO4+6KCl+8H2O。(4)向C中紫色溶液中滴加稀硫酸,產生黃綠色氣體,滴加KSCN溶液后,溶液變成血紅色,說明反應后的溶液中含有Fe3+,已知高鐵酸鉀在酸性或中性溶液中快速產生O2,自身轉化為鐵離子發生反應:4FeQUOTE+20H+4Fe3++3O2↑+10H2O,故Fe3+的產