Question

暗紫色化合物A具有綠色、高電壓和高能量的特點(diǎn)，近年來引起了電化學(xué)界的高度重視。在常溫和干燥的條件下，化合物A可以穩(wěn)定的存在，但它在水溶液中不穩(wěn)定，一段時(shí)間后轉(zhuǎn)化為紅褐色沉淀，同時(shí)產(chǎn)生一種氣體單質(zhì)。某興趣小組的同學(xué)對化合物A進(jìn)行組成分析，確定A中僅含有O、K、Fe三種元素。取3.96g化合物A的粉末溶于水，滴加足量的稀硫酸，向反應(yīng)后的溶液中加入含有0.08mol KOH的溶液，恰好完全反應(yīng)。過濾，將洗滌后的沉淀充分灼燒，得到紅棕色固體粉末1.60g；將所得濾液在一定條件下蒸發(fā)可得到一種純凈的不含結(jié)晶水的鹽10.44g。

（1）化合物A的化學(xué)式為     ；化合物A與H₂O反應(yīng)的離子方程式為      。

（2）化合物A還可作為一種“綠色高效多功能”水處理劑。原因是      。

（3）化合物A的制備還可通過氧化法，試寫出在KOH存在條件下用次氯酸鉀氧化氫氧化鐵制備A的化學(xué)方程式       。

（4）目前，人們針對化合物A的穩(wěn)定性進(jìn)行了大量的探索，并取得了一定的進(jìn)展。下列物質(zhì)中有可能提高化合物A水溶液穩(wěn)定性的是     

A．亞硫酸鈉            B．KOH             C．醋酸        D．Fe(NO₃)₃

（5）為研究溫度對化合物A水溶液穩(wěn)定性的影響，請?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案      。

 

Answer 1

【答案】

（1）K₂FeO₄      4FeO₄^2-+10H₂O=4Fe(OH)₃↓+3O₂↑+8OH^-     

（2）+6價(jià)的鐵具有強(qiáng)氧化性可以殺菌消毒，其還原產(chǎn)物Fe³⁺水解生成氫氧化鐵膠體凈水

（3）3KClO+4KOH+2Fe(OH)₃=2K₂FeO₄+3KCl+5H₂O      （4）B；

（5）取少量的樣品放入試管加水溶解，分成兩等份于兩試管中，分別放在冷水和熱水中，觀察生成紅褐色沉淀的快慢

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)題意可知：該化合物與水發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生的紅褐色的沉淀為Fe(OH)₃，氣體為O₂，紅棕色粉末是  Fe₂O₃ n(Fe₂O₃)=m/M= 1.60g÷160g= 0.01mol , n(Fe) =0.02mol., 濾液在一定條件下蒸發(fā)可得到一種純凈的不含結(jié)晶水的鹽是K₂SO₄，質(zhì)量為10.44g。n(K₂SO₄)=1044g÷174g/mol=0.06mol,所以原固體中含有的K⁺的物質(zhì)的量為0.06×2-0.08=0.04mol，m(O)= 3.96g -0.02mol×56g/mol- 0.04mol× 39g/mol= 1.28g,所以n(O)=1.28g÷16g/mol=0.08mol.因此在化合物A中個(gè)元素的個(gè)數(shù)比為K：Fe:O=0.04：0.02：0.08=2:1:4.故化學(xué)式為K₂FeO₄。它與水反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4K₂FeO₄+10H₂O=4Fe(OH)₃↓+3O₂↑+8KOH。  離子方程式為4FeO₄^2-+10H₂O=4Fe(OH)₃↓+3O₂↑+8OH^-。（2）K₂FeO₄ 還可作為一種“綠色高效多功能”水處理劑。原因是FeO₄^2-中的Fe元素的化合價(jià)為+6價(jià)，有強(qiáng)的氧化性，可以起到殺菌消毒的作用，其還原產(chǎn)物為Fe3+,水解產(chǎn)生氫氧化鐵膠體表面積大，吸附力強(qiáng)，能夠吸附水中的固體顆粒使之轉(zhuǎn)化為沉淀而達(dá)到凈化水的作用。（3）在KOH存在條件下用次氯酸鉀氧化氫氧化鐵制備A的化學(xué)方程式3KClO+4KOH+ 2Fe(OH)₃= 2K₂FeO₄+3KCl+5H₂O。（4）因?yàn)樵谒�溶液在發(fā)生離子反應(yīng) 4FeO₄^2-+10H₂O =4Fe(OH)₃↓+3O₂↑+8OH^- ，所以要提高其穩(wěn)定性，應(yīng)該使溶液顯堿性。亞硫酸鈉         、KOH呈堿性，但考慮到亞硫酸鈉有還原性，K₂FeO₄有強(qiáng)氧化性，二者會發(fā)生氧化還原反應(yīng)而不能共存，因此有可能提高化合物A水溶液穩(wěn)定性的物質(zhì)只能是KOH。（5）為研究溫度對化合物A水溶液穩(wěn)定性的影響實(shí)驗(yàn)方案是取少量的樣品放入試管加水溶解，分成兩等份于兩試管中，分別放在冷水和熱水中，觀察生成紅褐色沉淀的快慢。 

考點(diǎn)：考查K₂FeO₄的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及用途的知識。