某小組同學在實驗室制備高鐵酸鉀(K2FeO4),并探究制備的適宜條件。制備K2FeO4的實驗裝置如圖(夾持裝置略)。
資料:K2FeO4為紫色固體,微溶于KOH溶液。
(1)裝置A中產生Cl2的化學方程式是
2KMnO4+16HCl(濃)=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
2KMnO4+16HCl(濃)=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
(錳被還原為Mn2+)。
(2)研究試劑a對K2FeO4產率的影響,對比實驗如下。
實驗編號 |
試劑a |
實驗現(xiàn)象 |
Ⅰ |
FeCl3和少量KOH |
無明顯現(xiàn)象 |
Ⅱ |
FeCl3和過量KOH |
得到紫色溶液,無紫色固體 |
Ⅲ |
Fe(NO3)3和過量KOH |
得到紫色溶液(顏色比Ⅱ深),有紫色固體 |
上述實驗中,溶液總體積、FeCl
3和Fe(NO
3)
3的物質的量、Cl
2的通入量均相同。
①實驗Ⅱ、Ⅲ產生K
2FeO
4,將方程式補充完整。
還原反應:
Cl2+2e-=2Cl-
Cl2+2e-=2Cl-
。
氧化反應:
1
1
Fe(OH)
3+
5
5
OH
--
3
3
e
-=
1
1
+
4H2O
4H2O
。
②對實驗Ⅰ未產生K
2FeO
4而實驗Ⅱ能產生的原因提出假設:實驗Ⅱ溶液堿性較強,增強+3價鐵的還原性。以下實驗證實了該假設。
步驟1:通入Cl
2,電壓表示數(shù)為V
1;
步驟2:向右側燒杯中加入
KOH固體
KOH固體
(填試劑),電壓表示數(shù)為V
2(V
2>V
1)。
③反思裝置B的作用:用飽和NaCl溶液除去HCl,用平衡移動原理解釋
氯氣溶于水時存在如下平衡:?。瓹l2(g)?Cl2(aq),ⅱ.Cl2+H2O?H++Cl-+HClO,使用飽和NaCl溶液,增大c(Cl-),抑制反應ⅱ進行,減少Cl2的溶解
氯氣溶于水時存在如下平衡:?。瓹l2(g)?Cl2(aq),ⅱ.Cl2+H2O?H++Cl-+HClO,使用飽和NaCl溶液,增大c(Cl-),抑制反應ⅱ進行,減少Cl2的溶解
。
④實驗Ⅱ中K
2FeO
4的產率比實驗Ⅲ低,試解釋原因:
II中c(Cl-)大,不利于2Fe(OH)3+3Cl2+10KOH?2K2FeO4+6KCl+8H2O正向進行(或根據(jù)反應:Cl2+2e-=2Cl-,II中c(Cl-)大,Cl2的氧化性減弱)
II中c(Cl-)大,不利于2Fe(OH)3+3Cl2+10KOH?2K2FeO4+6KCl+8H2O正向進行(或根據(jù)反應:Cl2+2e-=2Cl-,II中c(Cl-)大,Cl2的氧化性減弱)
。
(3)向實驗Ⅱ所得紫色溶液中繼續(xù)通入Cl
2,觀察到溶液紫色變淺??赡茉蚴峭ㄈ隒l
2后發(fā)生
Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O
Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O
(填離子方程式)而使溶液堿性減弱,進而導致K
2FeO
4分解。