2025届高三化学一轮复习 第8-3讲 高铁酸钾的物质制备和性质探究 课件

1 导 ► “5+2”发展课堂 铁及其化合物 “水质清道夫” —高铁酸钾 “5+2”发展课堂 问题导学 自主思考 合作探究 交流展示 反思评价 【活动一】：高铁酸钾的性质与用途 例1. 高铁酸钾于1702年发现并报道于世，它是一种新型、高效、广谱水处理剂，应用前景非常广阔。FeO42-的结构式如右图，其中的四个铁氧键基本相同，键角接近109◦，下列说法不正确的是( ) A.FeO42- 中Fe的化合价为+6价 B.K2FeO4为离子化合物 C.K2FeO4中基态K+的核外三个电子能层均充满电子 D.FeO42-为四面体结构 C 思 ► “5+2”发展课堂 例2. 高铁酸钾(K2FeO4)是一种易溶于水,高效的多功能水处理剂。 高铁酸钾与水反应生成O2、Fe(OH)3(胶体)和KOH。 ①该反应的离子方程式为 ②高铁酸钾作为水处理剂起到的作用是 4K2FeO4＋10H2O===8KOH＋4Fe(OH)3(胶体)＋3O2↑ 思 ► “5+2”发展课堂 ③如图是FeO42－浓度为1.0 mmol∙L-1的试样在不同pH、不同温度条件下随时间的变化。思考：高铁酸钾应在什么条件下保存？ 思 ► “5+2”发展课堂 交流研讨： ①低温、碱性环境中稳定,高温、中性和酸性条件下不稳定。 ②溶解度很大,难溶于无水乙醇等有机溶剂。 ③具有强氧化性,能氧化烃、苯胺和 80%以下乙醇溶液。 请同学们根据前面的内容，总结高铁酸钾的性质 展 ► “5+2”发展课堂 【活动二】：高铁酸钾的制备 例3. 阅读下列材料，写出高铁酸钾干法、湿法制备的化学方程式 干法： Fe2O3+3KNO3+4KOH 2K2FeO4+3KNO2+2H2O 湿法：2Fe3++3ClO－+10OH－=2FeO42－+3Cl－+5H2O 展 ► “5+2”发展课堂 例4.高铁酸钾（K2FeO4）是一种环保、高效、多功能饮用水处理剂，在水处理过程中，高铁酸钾转化为Fe(OH)3胶体，制备高铁酸钾的流程如图所示。下列叙述不正确的是（        ）      A．反应Ⅰ的化学方程式是2Fe＋3Cl2 2FeCl3 B．反应Ⅱ中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶3 C．污水处理过程中产生的悬浮物聚沉，利用了Fe(OH)3胶体具有吸附能力的特点 D．K2FeO4可以把废水中的CN－转化为两种无毒气体，反应中CN－是还原剂 Δ B 思 ► “5+2”发展课堂 例5. 电解法制备高铁酸钾操作简便,成功率高,易于实验室制备。其原理如图所示。实验过程中,阳极区溶液逐渐变成紫红色，停止实验，铁电极明显变细。查阅资料发现,高铁酸根(FeO42-)在溶液中呈紫红色。 ①电解过程中,阴极电极反应是 ②生成高铁酸根(FeO42-)的电极反应是 Fe－6e－+8OH－=FeO42－+4H2O 2H2O+2e－=H2↑+2OH－ 思 ► “5+2”发展课堂 K2FeO4 探 ► “5+2”发展课堂 交流研讨：请同学们根据高铁酸钾的性质和制备，探讨为何高铁酸钾目前没有广泛应用在自来水处理中，有何限制？ 展 ► “5+2”发展课堂 1．高铁酸钾( K2FeO4)是一种新型的自来水处理剂，它的性质和作用是（     ） A．有强氧化性，可消毒杀菌，还原产物水解后能吸附水中杂质 B．有强还原性，可消毒杀菌，氧化产物水解后能吸附水中杂质 C．有强氧化性，能吸附水中杂质，还原产物能消毒杀菌 D．有强还原性，能吸附水中杂质，氧化产物能消毒杀菌 A 课堂检测： 展 ► “5+2”发展课堂 2.已知反应： 下列关于该反应的说法不正确的是（     ） A． Na2FeO4可以对水体进行杀菌消毒     B．Na2O2在该反应中既是氧化剂又是还原剂 C．1molNa2O2可以还原等量的Na2O2  D．每生成1mol Na2FeO4，该反应转移4mol电子 D 课堂检测： 展 ► “5+2”发展课堂 2.以Fe(NO3)3作为铁源制备高铁酸钾（K2FeO4），可用于去除水体中的As（Ⅲ）。已知：K2FeO4微溶于水，在酸性或中性溶液中迅速氧化H2O产生O2，在碱性溶液中较稳定，在Fe3＋和Fe(OH)3催化作用下发生分解。 （1）制备高铁酸钾。向KOH和KClO混合溶液中加入Fe(NO3)3，过滤得到K2FeO4固体。 ①制备K2FeO4的化学方程式为____________________________________________。 ②制备过程中KOH和KClO需过量的原因是_____________________________________________________________________________________。 ③过滤所得的滤液中加入稀硫酸，产生Cl2，原因可能是酸性条件下K2FeO4氧化了Cl－，还可能是_________________________________________________。 课堂检测： 3KClO＋10KOH＋2Fe(NO3)3＝2K2FeO4↓＋3KCl＋6KNO3＋5H2O 使Fe3＋充分转化为K2FeO4；防止残留的Fe3＋和产生的Fe(OH)3催化K2FeO4分解；保持溶液呈碱性，使K2FeO4稳定存在  过量的ClO－酸性条件下和Cl－反应生成Cl2 展 ► “5+2”发展课堂 （2）测定K2FeO4的纯度。准确称取0.5280 g K2FeO4样品置于锥形瓶中，用KOH溶液溶解，加入过量KCr(OH)4溶液，再加入硫酸酸化配成待测液，用0.300 0 mol·L－1 (NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定至终点，消耗标准液20.00 mL，计算样品中K2FeO4的纯度__________（写出计算过程），测定过程中涉及的离子反应有（未配平）：  Cr(OH)4-＋FeO42-→Fe(OH)3＋CrO42-＋OH－ CrO42-＋H＋→Cr2O72-＋H2O Cr2O72-＋Fe2＋＋H＋→Cr3＋＋Fe3＋＋H2O 展 ► “5+2”发展课堂 ①碱性条件下，K2FeO4的氧化性减弱，氧化As（Ⅲ）的速率减慢，导致溶液中用于吸附的Fe（Ⅲ）的量减少，所以当pH大于7时，As去除率迅速下降； ②由题给信息可知，K2FeO4将As（Ⅲ）氧化为As（V），As（V）比As（Ⅲ）更容易被铁离子吸附去除，所以铁浓度相同，使用K2FeO4时As去除率比使用FeCl3时高。 展 ► “5+2”发展课堂 敬请指导 评 探 展 导 思 $$