Question

向FeCl₂和FeCl₃混合溶液中加入適量KOH，高速攪拌下加入油脂，過濾后干燥得到一類特殊的磁流體材料，其化學式通式為KxFeO₂(其組成可理解為aK₂O·bFeO·cFe₂O₃)。請回答下列問題：

（1）若x的平均值為1．3，則磁流體中Fe²⁺和Fe³⁺的質量之比為            。

（2）若x為1．4，請寫出該磁流體在稀硫酸條件下與足量的KI溶液反應的化學方程式：                                                                                       

將該反應設計為原電池，負極電極反應為                       ，當消耗1L 1．1mol/L KI溶液時,外電路通過電子數剛好為N_A個,則該電池的化學能轉化為電能的轉化效率為            。

（3）為測定該磁流體中Fe²⁺的含量,取化學式為K_1．5FeO₂的樣品2g溶解在稀硫酸中并稀釋到100ml,取出2mL加入10ml 0．005mol/L的KMnO₄(在酸性條件下KMnO₄被Fe²⁺還原為Mn²⁺),充分反應后再加入150ml 0．001mol/L的FeSO₄,溶液紫紅色恰好完全褪色,則原樣品中Fe²⁺的質量分數為            。溶解樣品若選擇稀硝酸測定結果            (填偏高,偏低,無影響)

 

Answer 1

【答案】

（1）3:7 ；

（2）10K_1．4FeO₂+6KI+20H₂SO₄=10FeSO₄+3I₂+ 10K₂SO₄+20H₂O ；2I^—－2e-= I₂   ；  90．9%；

（3）14%    偏低

【解析】

試題分析：（1）當= 1．3時，即KxFeO₂為K_1．3FeO₂，其最簡整數比的化學式為K₁₃Fe₁₀O₂₀即K₂O·3FeO·Fe₂O₃，則n(Fe²⁺): n(Fe³⁺)=3:7,故m(Fe²⁺): m(Fe³⁺)=3:7。

（2）當= 1．4時，即K_1．4FeO₂，當其在稀硫酸條件下與足量的KI溶液反應時，其反應實質是Fe³⁺和I^-在酸性條件下發(fā)生氧化還原反應生成Fe²⁺和I₂，K_1．4FeO₂的化學組成可看作7K₂O·4FeO·3Fe₂O₃，故其化學反應方程式為：10K_1．4FeO₂+6KI+20H₂SO₄=10FeSO₄+3I₂+ 10K₂SO₄+20H₂O；將該反應設計為原電池，則負極失電子發(fā)生氧化反應，故其電極反應式為：2I^—－2e-= I₂；由氧化還原反應可知，理論上每消耗1mol KI轉移1mol電子即1N_A個，而實際上消耗了1L 1．1mol/L KI溶液即消耗n(KI)= 1L×1．1mol/L=1．1mol，故該電池的化學能轉化為電能的轉化效率為1÷1．1×100%=90．9%。

（3）根據氧化還原反應得失電子守恒知，KMnO₄～5Fe²⁺（KMnO₄→Mn²⁺得到5e-，F(xiàn)e²⁺→Fe³⁺失去e-），依題意得與磁流體反應的n(KMnO₄) = 10×10^-3L×0．005mol/L－×150×10^-3L×0．001mol/L=0．02×10^-3 mol，則取樣(×2g K_1．5FeO₂)中與KMnO₄反應的n(Fe²⁺)=5×0．02×10^-3 mol=0．1×10^-3 mol，即m(Fe²⁺)=56g/mol×0．1×10^-3 mol=5．6×10^-3 g，故原樣品中Fe²⁺的質量分數為5．6×10^-3 g÷0．04g×100%=14%；若溶解樣品時選擇稀硝酸(具強氧化性)則會導致部分Fe²⁺被氧化成Fe³⁺，致使最終測得的Fe²⁺的質量分數偏低。

考點：化合價，原電池原理，電子守恒計算。