Question

3．暗紫色化合物A具有綠色、高電壓和高能量的特點，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，一段時間后轉(zhuǎn)化為紅褐色沉淀，同時產(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K₂FeO₄；化合物A與H₂O反應(yīng)的離子方程式為4FeO₄^2-+10H₂O=4Fe（OH）₃↓+3O₂↑+8OH^-
（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+6價的鐵具有強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）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3KClO+4KOH+2Fe（OH）₃=2K₂FeO₄+3KCl+5H₂O
（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B
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，請設(shè)計一個實驗方案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．．

Answer 1

分析 （1）紅棕色粉末為氧化鐵，不含結(jié)晶水的鹽為硫酸鉀，根據(jù)數(shù)據(jù)計算出A中僅含有O、K、Fe三種元素的個數(shù)比，即得A的化學(xué)式；A不穩(wěn)定，生成的紅褐色沉淀為氫氧化鐵，氣體單質(zhì)只能是氧氣，據(jù)鉀守恒，產(chǎn)物還有氫氧化鉀，由此寫出方程式配平即可；
（2）K₂FeO₄中鐵元素化合價為+6價，價態(tài)高，+6價的Fe元素易得電子表現(xiàn)出強氧化性，可殺菌消毒；還原產(chǎn)物Fe元素為+3價，在水中形成Fe（OH）₃膠體，可吸附水中懸浮物并可使泥沙聚沉；
（3）氫氧化鐵被次氯酸鉀氧化為高鐵酸鉀，次氯酸鉀被還原為氯化鉀，同時生成H₂O，由此寫出方程式配平即可；
（4）根據(jù)提給信息：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)定等分析如何提高A水溶液穩(wěn)定性；
（5）固定其他條件，改變溫度，看析出沉淀的快慢．

解答 解：（1）3.96g化合物A含鐵：$\frac{1.6g}{160g/mol}$×2=0.02mol，含鉀：$\frac{10.44g}{174g/mol}$×2-0.08mol=0.04mol，
含氧：$\frac{3.96g-0.02mol×56g/mol-0.04mol×39g/mol}{16g/mol}$=0.08mol，
鉀、鐵、氧的個數(shù)比為：0.04mol：0.02mol：0.08mol=2：1：4，
A的化學(xué)式為：K₂FeO₄；
高鐵酸鉀與水反應(yīng)生成氧氣和Fe（OH）₃、氫氧化鉀，反應(yīng)方程式為4K₂FeO₄+10H₂O=4Fe（OH）₃+8KOH+3O₂↑，離子方程式為4FeO₄^2-+10H₂O=4Fe（OH）₃↓+3O₂↑+8OH^-，
故答案為：K₂FeO₄；4FeO₄^2-+10H₂O=4Fe（OH）₃↓+3O₂↑+8OH^-；
（2）K₂FeO₄中鐵元素化合價為+6價，價態(tài)高，易得電子，表現(xiàn)強氧化性，+6價的Fe元素易得電子表現(xiàn)出強氧化性，可殺菌消毒；
還原產(chǎn)物Fe元素為+3價，在水中形成Fe（OH）₃膠體，可吸附水中懸浮物并可使泥沙聚沉，
故答案為：+6價的鐵具有強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）氫氧化鐵被次氯酸鉀氧化為高鐵酸鉀，次氯酸鉀被還原為氯化鉀，同時生成H₂O，反應(yīng)的方程式方程式為3KClO+4KOH+2Fe（OH）₃=2K₂FeO₄+3KCl+5H₂O，
故答案為：3KClO+4KOH+2Fe（OH）₃=2K₂FeO₄+3KCl+5H₂O；
（4）A．亞硫酸鈉具有還原性，會被高鐵酸鉀氧化，故A錯誤；
B．高鐵酸鉀在堿性條件下生成，故B正確；
C．高鐵酸鉀在水溶液中不穩(wěn)定，與酸反應(yīng)，故C錯誤；
D．在常溫和干燥的條件下，高鐵酸鉀可以穩(wěn)定的存在，但它在水溶液中不穩(wěn)定，故D錯誤；
故答案為：B；
（5）固定其他條件，改變溫度，看析出沉淀的快慢，操作方法為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．，
故答案為：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．

點評 本題考查無機(jī)物的推斷，側(cè)重考查學(xué)生閱讀題目獲取信息的能力、計算能力、設(shè)計實驗?zāi)芰Φ�，為高考常見題型，題目較難，需要學(xué)生具有扎實的基礎(chǔ)知識與靈活運用知識解決問題的能力．