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2025年同步练习册人民教育出版社高中化学选择性必修第一册人教版B山东专版
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20. （18 分）高铁酸钾的制备。
高铁酸钾 $(K_{2}FeO_{4})$ 是一种高效、无毒的强氧化剂，常温下为紫色固体，微溶于浓 $KOH$ 溶液，极易溶于水，且能与水反应放出氧气，并生成 $Fe(OH)_{3}$ 胶体。稳定性随 pH 的下降而减弱，酸性条件下易分解。
(1)下列有关铁及其化合物的性质与用途具有对应关系的是
A. 铁粉具有还原性，可防止食物氧化变质
B. 高铁酸钾极易溶于水，可用作氧化剂
C. 氢氧化铁胶体具有碱性，可用于净水
D. 纯铁无杂质，可用作建筑材料
Ⅰ. $K_{2}FeO_{4}$ 的净水原理如图 1 所示。
(2)下列说法错误的是
A. $K_{2}FeO_{4}$ 中铁元素显 $+6$ 价
B. 过程①中 $K_{2}FeO_{4}$ 被细菌还原
C. 过程②反应的离子方程式为 $Fe^{3+}+3H_{2}O\rightleftharpoons Fe(OH)_{3}$（胶体）$+3H^{+}$
D. 过程③属于化学变化
(3)写出 $K_{2}FeO_{4}$ 与水反应的化学方程式：
Ⅱ. 已知可用 $Cl_{2}$ 与 $Fe(NO_{3})_{3}$ 制备 $K_{2}FeO_{4}$（含副产品 $KCl$、$KNO_{3}$），查阅资料得知高铁酸盐在水溶液中有四种含铁粒子。$25^{\circ}C$ 时，它们的物质的量分数 $(\delta)$ 随 pH 的变化如图 2 所示。
(4)①为获得尽可能纯净的高铁酸盐，pH 应控制在
②写出在此条件下，反应的离子方程式：
（5）已知溶液的酸碱性及离子浓度会对反应试剂的氧化性、还原性产生影响。某实验小组研究不同反应试剂对 $K_{2}FeO_{4}$ 产率的影响，对比实验如下。
注：上述实验中，溶液总体积、$FeCl_{3}$ 和 $Fe(NO_{3})_{3}$ 的物质的量、$Cl_{2}$ 的通入量均相同。
①由实验Ⅰ、Ⅱ的现象可知，$Fe^{3+}$ 的还原性随溶液碱性的增强而
②实验Ⅱ中 $K_{2}FeO_{4}$ 的产率比实验Ⅲ低，试解释其可能的原因：__________。
③向实验Ⅱ所得紫色溶液中继续通入 $Cl_{2}$，观察到溶液紫色变浅，试解释其可能的原因：__________。
（6）实验室测定含少量杂质的 $K_{2}FeO_{4}$ 样品的纯度：称取 $0.1500\ g\ K_{2}FeO_{4}$ 样品溶于碱性 $KI$ 溶液中，调节 pH 至弱酸性使混合液充分反应。用 $0.1000\ mol· L^{-1}\ Na_{2}S_{2}O_{3}$ 标准溶液进行滴定，消耗 $Na_{2}S_{2}O_{3}$ 标准溶液 $25.00\ mL$。滴定时，发生反应的离子方程式：$FeO_{4}^{2-}+4I^{-}+8H^{+}=Fe^{2+}+2I_{2}+4H_{2}O$；$I_{2}+2S_{2}O_{3}^{2-}=S_{4}O_{6}^{2-}+2I^{-}$。
已知：$M(K_{2}FeO_{4}) = 198\ g· mol^{-1}$，试计算 $K_{2}FeO_{4}$ 样品的纯度（写出计算过程）。
高铁酸钾 $(K_{2}FeO_{4})$ 是一种高效、无毒的强氧化剂，常温下为紫色固体，微溶于浓 $KOH$ 溶液，极易溶于水，且能与水反应放出氧气，并生成 $Fe(OH)_{3}$ 胶体。稳定性随 pH 的下降而减弱，酸性条件下易分解。
(1)下列有关铁及其化合物的性质与用途具有对应关系的是
A
(填字母)。A. 铁粉具有还原性，可防止食物氧化变质
B. 高铁酸钾极易溶于水，可用作氧化剂
C. 氢氧化铁胶体具有碱性，可用于净水
D. 纯铁无杂质，可用作建筑材料
Ⅰ. $K_{2}FeO_{4}$ 的净水原理如图 1 所示。
(2)下列说法错误的是
D
(填字母)。A. $K_{2}FeO_{4}$ 中铁元素显 $+6$ 价
B. 过程①中 $K_{2}FeO_{4}$ 被细菌还原
C. 过程②反应的离子方程式为 $Fe^{3+}+3H_{2}O\rightleftharpoons Fe(OH)_{3}$（胶体）$+3H^{+}$
D. 过程③属于化学变化
(3)写出 $K_{2}FeO_{4}$ 与水反应的化学方程式：
4$\mathrm{K_2FeO_4}$+10$\mathrm{H_2O}$$\longrightarrow$4$\mathrm{Fe(OH)_3}$(胶体)+3$\mathrm{O_2}$$\uparrow$+8$\mathrm{KOH}$
。Ⅱ. 已知可用 $Cl_{2}$ 与 $Fe(NO_{3})_{3}$ 制备 $K_{2}FeO_{4}$（含副产品 $KCl$、$KNO_{3}$），查阅资料得知高铁酸盐在水溶液中有四种含铁粒子。$25^{\circ}C$ 时，它们的物质的量分数 $(\delta)$ 随 pH 的变化如图 2 所示。
(4)①为获得尽可能纯净的高铁酸盐，pH 应控制在
$\geq$9
。②写出在此条件下，反应的离子方程式：
3$\mathrm{Cl_2}$+2$\mathrm{Fe^{3+}}$+16$\mathrm{OH^-}$$\longrightarrow$2$\mathrm{FeO_4^{2-}}$+6$\mathrm{Cl^-}$+8$\mathrm{H_2O}$
；每生成 $39.6\ g\ K_{2}FeO_{4}$，转移的电子数目为0.6$N_A$
。(设 $N_{A}$ 为阿伏加德罗常数的值)（5）已知溶液的酸碱性及离子浓度会对反应试剂的氧化性、还原性产生影响。某实验小组研究不同反应试剂对 $K_{2}FeO_{4}$ 产率的影响，对比实验如下。
注：上述实验中，溶液总体积、$FeCl_{3}$ 和 $Fe(NO_{3})_{3}$ 的物质的量、$Cl_{2}$ 的通入量均相同。
①由实验Ⅰ、Ⅱ的现象可知，$Fe^{3+}$ 的还原性随溶液碱性的增强而
增强
(填“增强”“减弱”或“不变”)。②实验Ⅱ中 $K_{2}FeO_{4}$ 的产率比实验Ⅲ低，试解释其可能的原因：__________。
③向实验Ⅱ所得紫色溶液中继续通入 $Cl_{2}$，观察到溶液紫色变浅，试解释其可能的原因：__________。
（6）实验室测定含少量杂质的 $K_{2}FeO_{4}$ 样品的纯度：称取 $0.1500\ g\ K_{2}FeO_{4}$ 样品溶于碱性 $KI$ 溶液中，调节 pH 至弱酸性使混合液充分反应。用 $0.1000\ mol· L^{-1}\ Na_{2}S_{2}O_{3}$ 标准溶液进行滴定，消耗 $Na_{2}S_{2}O_{3}$ 标准溶液 $25.00\ mL$。滴定时，发生反应的离子方程式：$FeO_{4}^{2-}+4I^{-}+8H^{+}=Fe^{2+}+2I_{2}+4H_{2}O$；$I_{2}+2S_{2}O_{3}^{2-}=S_{4}O_{6}^{2-}+2I^{-}$。
已知：$M(K_{2}FeO_{4}) = 198\ g· mol^{-1}$，试计算 $K_{2}FeO_{4}$ 样品的纯度（写出计算过程）。
答案：
20.答案
(1)A
(2)D
(3)$4\mathrm{K_2FeO_4}+10\mathrm{H_2O}\longrightarrow4\mathrm{Fe(OH)_3}(胶体)+3\mathrm{O_2}\uparrow+8\mathrm{KOH}$
(4)①$\geq$9 ②$3\mathrm{Cl_2}+2\mathrm{Fe^{3+}}+16\mathrm{OH^-}\longrightarrow2\mathrm{FeO_4^{2-}}+6\mathrm{Cl^-}+8\mathrm{H_2O}$ $0.6N_A$
(5)①增强
②实验Ⅱ中，$c(\mathrm{Cl^-})$浓度大，$\mathrm{Cl_2}$的氧化性减弱，不利于反应$3\mathrm{Cl_2}+2\mathrm{Fe^{3+}}+16\mathrm{OH^-}\longrightarrow2\mathrm{FeO_4^{2-}}+6\mathrm{Cl^-}+8\mathrm{H_2O}$的进行
③通入氯气后，发生反应：$\mathrm{Cl_2}+2\mathrm{OH^-}\longrightarrow\mathrm{Cl^-}+\mathrm{ClO^-}+\mathrm{H_2O}$，溶液碱性减弱，进而导致$\mathrm{K_2FeO_4}$转化为其他物质
(6)根据关系式：$\mathrm{FeO_4^{2-}}\sim2\mathrm{I_2}\sim4\mathrm{S_2O_3^{2-}}$，则$n(\mathrm{FeO_4^{2-}})=\frac{1}{4}n(\mathrm{S_2O_3^{2-}})=\frac{1}{4}×0.1000\ \mathrm{mol· L^{-1}}×0.025\ \mathrm{L}=6.25×10^{-4}\ \mathrm{mol}$，则$\mathrm{K_2FeO_4}$样品的纯度为$\frac{6.25×10^{-4}\ \mathrm{mol}×198\ \mathrm{g· mol^{-1}}}{0.1500\ \mathrm{g}}×100\%=82.5\%$
(1)A
(2)D
(3)$4\mathrm{K_2FeO_4}+10\mathrm{H_2O}\longrightarrow4\mathrm{Fe(OH)_3}(胶体)+3\mathrm{O_2}\uparrow+8\mathrm{KOH}$
(4)①$\geq$9 ②$3\mathrm{Cl_2}+2\mathrm{Fe^{3+}}+16\mathrm{OH^-}\longrightarrow2\mathrm{FeO_4^{2-}}+6\mathrm{Cl^-}+8\mathrm{H_2O}$ $0.6N_A$
(5)①增强
②实验Ⅱ中，$c(\mathrm{Cl^-})$浓度大，$\mathrm{Cl_2}$的氧化性减弱，不利于反应$3\mathrm{Cl_2}+2\mathrm{Fe^{3+}}+16\mathrm{OH^-}\longrightarrow2\mathrm{FeO_4^{2-}}+6\mathrm{Cl^-}+8\mathrm{H_2O}$的进行
③通入氯气后，发生反应：$\mathrm{Cl_2}+2\mathrm{OH^-}\longrightarrow\mathrm{Cl^-}+\mathrm{ClO^-}+\mathrm{H_2O}$，溶液碱性减弱，进而导致$\mathrm{K_2FeO_4}$转化为其他物质
(6)根据关系式：$\mathrm{FeO_4^{2-}}\sim2\mathrm{I_2}\sim4\mathrm{S_2O_3^{2-}}$，则$n(\mathrm{FeO_4^{2-}})=\frac{1}{4}n(\mathrm{S_2O_3^{2-}})=\frac{1}{4}×0.1000\ \mathrm{mol· L^{-1}}×0.025\ \mathrm{L}=6.25×10^{-4}\ \mathrm{mol}$，则$\mathrm{K_2FeO_4}$样品的纯度为$\frac{6.25×10^{-4}\ \mathrm{mol}×198\ \mathrm{g· mol^{-1}}}{0.1500\ \mathrm{g}}×100\%=82.5\%$
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