Question

新型超鐵電池的電極材料A是僅由K、Fe、O三種元素組成的暗紫色化合物，具有強氧化性．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，一段時間后轉化為紅褐色沉淀，同時產生一種氣體單質．為探究其成分，某學習興趣小組的同學取化合物A粉末進行如圖實驗：

根據上述實驗過程回答下列問題：
（1）化合物A的化學式為

 

；氣體單質B的分子式為

 

．
（2）化合物A與H₂O反應的化學方程式為：

 

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

 

．
A．苯酚       B．KOH   C．亞硫酸鈉   D．Fe（NO₃）₃
（4）制備化合物A有多種方法：

①工業(yè)上常用電解法．裝置如圖1，其中鐵片作陽極，KOH溶液作為電解質溶液，寫出陽極的電極反應式：

 

．
②實驗室以次氯酸鹽和氫氧化鐵為原料，在強堿條件下制備少量A．如圖2為制備次氯酸鉀強堿性飽和溶液的裝置圖，反應過程中和保存飽和次氯酸鉀中用冷水浴冷卻的原因是

 

，寫出合成高鐵酸鉀的離子方程式：

 

．

Answer 1

考點：探究物質的組成或測量物質的含量

專題：實驗探究和數據處理題

分析：（1）紅棕色粉末為氧化鐵，不含結晶水的鹽為硫酸鉀，根據數據計算出A中僅含有O、K、Fe三種元素的個數比，即得A的化學式；A不穩(wěn)定，生成的紅褐色沉淀為氫氧化鐵，氣體單質只能是氧氣；
（2）K₂FeO₄中鐵元素化合價為+6價，價態(tài)高，+6價的Fe元素易得電子表現出強氧化性，據此寫出即可；
（3）根據提給信息：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；
（4）已知反應物和生成物，書寫方程式時要根據原子守恒和電荷守恒．

解答： 解：（1）紅棕色固體粉末為氧化鐵，3.96g化合物A含鐵：

1.6g

160g/mol

×2=0.02mol，含鉀：

10.44g

174g/mol

×2-0.08mol=0.04mol，
含氧：

3.96g-0.02mol×56g/mol-0.04×39g/mol

16g/mol

=0.08mol，鉀、鐵、氧的個數比為：0.04mol：0.02mol：0.08mol=2：1：4，故A的化學式為：K₂FeO₄；高鐵酸鉀與水反應生成氧氣和Fe（OH）₃、氫氧化鉀，
故答案為：K₂FeO₄；O₂；
（2）高鐵酸鉀與水反應生成氧氣和Fe（OH）₃、氫氧化鉀，反應方程式為：4K₂FeO₄+10H₂O=4Fe（OH）₃+8KOH+3O₂↑，
故答案為：4K₂FeO₄+10H₂O=4Fe（OH）₃↓+3O₂↑+8KOH；
（3）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，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；
（4）①鐵失去電子，在堿性溶液中生成高鐵酸根離子，同時有水生成，陽極反應為Fe-6e^-+8OH^-═FeO₄^2-+4H₂O，故答案為：Fe-6e^-+8OH^-═FeO₄^2-+4H₂O；
②如圖2為制備次氯酸鉀強堿性飽和溶液的裝置圖，反應過程中和保存飽和次氯酸鉀中用冷水浴冷卻，防止溫度升高時，反應生成氯酸鉀（6KOH+3Cl₂

△   .

5KCl+KClO₃+3H₂O），降低了次氯酸鉀的產量；合成高鐵酸鉀的離子方程式：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
故答案為：防止溫度升高時，反應生成氯酸鉀（6KOH+3Cl₂

△   .

5KCl+KClO₃+3H₂O），降低了次氯酸鉀的產量；2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．

點評：本題考查學生閱讀題目獲取信息的能力、計算能力、設計實驗能力等，題目較難，需要學生具有扎實的基礎知識與靈活運用知識解決問題的能力．