一轮学案高考命题新动向情境命题系列（三）-高铁酸盐

温馨提示：此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。高考命题新动向情境命题系列(三)——高铁酸盐高铁酸盐(钠、钾)是六价铁盐,有效成分是高铁酸根(FeQUOTE),FeQUOTE中铁呈+6价,具有强氧化性,能通过氧化作用进行消毒。还原产物是Fe(OH)3,在溶液中呈胶体,能将水中的悬浮物聚集形成沉淀。因此,高铁酸盐具有氯气和明矾[KAl(SO4)2·12H2O]的净水效果,是一种新型的净水剂。制法:Fe(OH)3或Fe2O3与一些氧化剂在碱性条件下反应。以钠盐为例:3NaClO+10NaOH+2Fe(NO3)32Na2FeO4+3NaCl+6NaNO3+5H2O。

命题角度1:高铁酸盐电池1.高铁电池是一种新型可充电电池,与普通高能电池相比,该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH,下列叙述不正确的是 ()

A.放电时负极反应为3Zn-6e-+6OH-3Zn(OH)2B.充电时阳极反应为Fe(OH)3-3e-+5OH-FeQUOTE+4H2OC.放电时每转移3mol电子,正极有1molK2FeO4被还原

D.充电时阴极溶液的碱性减弱【解析】选D。根据电池的总反应可知,高铁电池放电时必定是锌在负极失去电子,电极反应式为3Zn-6e-+6OH-3Zn(OH)2,A正确;充电时阳极发生Fe(OH)3失电子的氧化反应,即反应为Fe(OH)3-3e-+5OH-FeQUOTE+4H2O,B正确;放电时正极反应为FeQUOTE+4H2O+3e-Fe(OH)3+5OH-,每转移3mol电子,正极有1molK2FeO4被还原,C正确;充电时,阴极上电极反应式为Zn(OH)2+2e-Zn+2OH-,生成氢氧根离子,所以阴极附近溶液碱性增强,D错误。

命题角度2:与高铁酸盐有关的流程2.高铁酸钾(K2FeO4)具有强氧化性,是一种新型多功能水处理剂,其生产工艺流程如下:已知:K2FeO4在水溶液中易发生反应:4FeQUOTE+10H2O4Fe(OH)3+8OH-+3O2↑,下列说法不正确的是 ()

A.步骤③中氧化剂与还原剂的物质的量之比为3∶2B.步骤④中Na2FeO4转变为湿产品是因为K2FeO4溶解度更小C.步骤⑤中的洗涤剂可用CH3COOK和异丙醇来配制D.配制90%Fe(NO3)3溶液必需的玻璃仪器有容量瓶、烧杯、量筒、玻璃棒

【解析】选D。足量Cl2通入NaOH溶液中,温度低时发生反应Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O,向溶液Ⅰ中加入NaOH,使氯气完全反应,且将溶液转化为碱性溶液,只有碱性条件下ClO-才能和Fe3+发生氧化还原反应生成FeQUOTE,除去NaCl得到碱性的NaClO浓溶液,向碱性的NaClO浓溶液中加入90%的Fe(NO3)3溶液,发生反应2Fe3++3ClO-+10OH-2FeQUOTE+3Cl-+5H2O,得到溶液Ⅱ,向溶液中加入KOH固体至饱和,得到K2FeO4,纯化得到湿产品,将湿产品洗涤、干燥得到晶体K2FeO4。A.步骤③发生的反应为2Fe3++3ClO-+10OH-2FeQUOTE+3Cl-+5H2O,Fe3+是还原剂、ClO-是氧化剂,所以氧化剂和还原剂的物质的量之比为3∶2,A正确;B.步骤④中Na2FeO4转变为湿产品时,溶解度大的物质转化为溶解度小的物质,步骤④中Na2FeO4转变为湿产品是因为K2FeO4溶解度更小,B正确;C.醋酸钾水解导致溶液呈碱性,能抑制高铁酸根离子水解,异丙醇能降低高铁酸钾溶解性且防止其水解,所以步骤⑤中的洗涤剂可用CH3COOK和异丙醇来配制,C正确;D.配制一定质量分数的溶液不需要容量瓶,需要烧杯、玻璃棒和量筒,D错误。3.高铁酸钾(K2FeO4)是一种新型多功能水处理剂。其生产工艺如下:已知:①2KOH+Cl2KCl+KClO+H2O(条件:温度较低)②6KOH+3Cl25KCl+KClO3+3H2O(条件:温度较高)③2Fe(NO3)3+3KClO+10KOH2K2FeO4+6KNO3+3KCl+5H2O回答下列问题:(1)该工艺中,不宜采用的温度条件是(填“较高温度”或“较低温度”)。

(2)氯碱工业中获取Cl2的化学方程式是。

(3)K2FeO4可作为新型多功能水处理剂的原因是。

(4)在“反应液Ⅰ”中加KOH固体的目的,除消耗过量Cl2外,还有的作用是。

(5)从“反应液Ⅱ”中分离出K2FeO4后,副产品中可以作化肥的有。

【解析】(1)由工艺流程及③可知,利用Fe(NO3)3与KClO制备K2FeO4,由信息②可知温度较高KOH与Cl2反应生成的是KClO3。由信息①可知,在低温下KOH与Cl2反应生成的是KClO。故选择较低温度,不宜选取较高温度。(2)工业是利用电解饱和食盐水制取氯气,反应方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑。(3)K2FeO4中铁元素化合价为+6价,价态高,易得电子,表现强氧化性,+6价的Fe元素易得电子表现出强氧化性,可杀菌消毒;还原产物Fe元素为+3价,在水中形成Fe(OH)3胶体,可吸附水中悬浮物并可使泥沙聚沉。(5)由工艺流程及③可知,从“反应液Ⅱ”中分离出K2FeO4后,会有副产品KNO3、KCl。

答案:(1)较高温度(2)2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑(3)+6价的Fe元素易得电子表现出强氧化性,可杀菌消毒;还原产物Fe元素为+3价,在水中形成Fe(OH)3胶体,可吸附水中悬浮物并可使泥沙聚沉(4)与“反应液Ⅰ”中过量的Cl2继续反应,生成更多的KClO;为下一步反应提供反应物(5)KNO3、KCl命题角度3:与高铁酸盐有关的制备实验4.高铁酸钾K2FeO4具有广泛的用途,已知K2FeO4具有下列性质:①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Fe3+和Fe(OH)3催化作用下发生分解,④在酸性或中性溶液中快速产生O2,⑤FeQUOTE易被H2还原。实验室制备高铁酸钾,如图所示,完成下面问题。

(1)装置A中为Cl2的发生装置,该反应的离子方程式为。

(2)装置B的作用是____________________________________。

(3)反应结束后,C中可得到紫色固体和溶液。C中Cl2发生的反应有Cl2+2KOHKCl+KClO+H2O和(写化学方程式)。

(4)向C中紫色溶液中滴加稀硫酸,产生黄绿色气体,滴加KSCN溶液后,溶液变成血红色,说明反应后的溶液中含有离子,但是该离子的产生不一定是K2FeO4氧化Cl-产生的,还可能是(用离子方程式表示)。

【解析】(1)高锰酸钾与浓盐酸发生氧化还原反应生成氯气,反应的离子方程式为2MnQUOTE+16H++10Cl-2Mn2++5Cl2↑+8H2O。(2)B盛有饱和食盐水,可用于除去氯气中的氯化氢。(3)C含有KOH和Fe(OH)3,通入氯气,分别发生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,产生黄绿色气体,滴加KSCN溶液后,溶液变成血红色,说明反应后的溶液中含有Fe3+,已知高铁酸钾在酸性或中性溶液中快速产生O2,自身转化为铁离子发生反应:4FeQUOTE+20H+4Fe3++3O2↑+10H2O,故Fe3+的产