《2025年天星教育试题调研化学第9辑》

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原创预测 高铁酸钾$(K_{2}FeO_{4})$是一种高效净水剂。已知：$K_{2}FeO_{4}$为紫色固体，易溶于水，微溶于浓$KOH$溶液，在酸性或中性溶液中不稳定，在$0\sim5^{\circ}C$的强碱性溶液中较稳定。某实验小组欲制备高铁酸钾并探究其性质。
Ⅰ. 制备高铁酸钾（夹持装置略）

(1) 简述检验该装置气密性的方法：向烧杯及分液漏斗中注入适量水，然后打开分液漏斗活塞使液体流下，若一段时间后分液漏斗中液体不能顺利流下，说明该装置的气密性良好。。
(2) 装置$A$为氯气发生装置，装置$A$中发生反应的离子方程式为$2MnO_{4}^{-} + 16H^{+} + 10Cl^{-} = 2Mn^{2 + } + 8H_{2}O + 5Cl_{2}\uparrow$；装置$C$中盛放浓$KOH$溶液的仪器名称为三颈烧瓶。
(3) 请将除杂装置$B$补充完整并标明除杂所用试剂：装置 B 为洗气瓶，长进短出，内部装饱和食盐水。
Ⅱ. 探究$K_{2}FeO_{4}$的性质
(4) 装置$C$中$Cl_{2}$与$Fe(OH)_{3}$、$KOH$反应生成$K_{2}FeO_{4}$的化学方程式是________。此反应表明：氧化性$Cl_{2}$________$FeO_{4}^{2-}$（填“$＞$”或“$＜$”）。用$KOH$溶液充分洗涤装置$C$中所得固体，再用浓$KOH$溶液将$K_{2}FeO_{4}$溶出，得到紫色溶液$A$。取少量溶液$A$，滴加盐酸，有$Cl_{2}$产生。此实验得出$Cl_{2}$和$FeO_{4}^{2-}$的氧化性强弱关系与由装置$C$中反应得出的结论相反，原因是________。
(5) 氧化性：取$1mL0.1mol· L^{-1}$的$Na_{2}S$溶液于小试管中，向其中加入几滴$0.1mol· L^{-1}$的盐酸调至酸性，再向小试管中加入少量$K_{2}FeO_{4}$溶液，观察现象。此时发生反应的离子方程式为$8FeO_{4}^{2 - } + 3S^{2 - } + 40H^{+} = 8Fe^{3 + } + 3SO_{4}^{2 - } + 20H_{2}O$。再向小试管中加入$1\sim2$滴$BaCl_{2}$溶液(若小试管中有沉淀则向上层清液中滴加)，观察到有白色沉淀生成。
(6) 净水作用：取有刺激性气味的酸性废水试样$100mL$于小烧杯中，向其中加入少量$K_{2}FeO_{4}$溶液，观察现象，并扇闻“污水”的气味有无明显变化。该实验观察到的现象、气味变化及原因是污水变澄清，刺激性气味明显变淡，原因是$K_{2}FeO_{4}$溶于酸性废水后生成的氢氧化铁胶体具有很强的吸附作用，能够吸附污水中异味物质与悬浮的杂质。

答案：
(1) 向烧杯及分液漏斗中注入适量水，然后打开分液漏斗活塞使液体流下，若一段时间后分液漏斗中液体不能顺利流下，说明该装置的气密性良好。
(2) $2MnO_{4}^{-} + 16H^{+} + 10Cl^{-} = 2Mn^{2 + } + 8H_{2}O + 5Cl_{2}\uparrow$；三颈烧瓶。
(3) [绘图部分文字描述]装置 B 为洗气瓶，长进短出，内部装饱和食盐水。
(4) $3Cl_{2} + 2Fe(OH)_{3} + 10KOH(浓) = 2K_{2}FeO_{4} + 6KCl + 8H_{2}O$；$＞$；溶液酸碱性不同。
(5) $8FeO_{4}^{2 - } + 3S^{2 - } + 40H^{+} = 8Fe^{3 + } + 3SO_{4}^{2 - } + 20H_{2}O$。
(6) 污水变澄清，刺激性气味明显变淡，原因是$K_{2}FeO_{4}$溶于酸性废水后生成的氢氧化铁胶体具有很强的吸附作用，能够吸附污水中异味物质与悬浮的杂质。