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(lái)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(duì)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(duì)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(duì)化合物A水溶液穩(wěn)定性的影響，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案 。

 

Answer 1

（1）K2FeO4 ；4FeO42-+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，一個(gè)放入熱水中，一個(gè)放在冷水中，觀察生成紅褐色沉淀的快慢。

【解析】

試題分析：n(Fe)= 2×1.60g÷160g/mol=0.02mol;m(Fe)= n(Fe)×M=0.02mol×56g=1.12g；n(K2SO4)= 10.44g ÷174g/mol=0.06mol。所以原固體中含有K+的物質(zhì)的量為：0.06mol×2-0.08mol=0.04mol;其質(zhì)量是m(K+)=0.04mol÷39g/mol=1.56g；所以化合物A中含有O的物質(zhì)的量為(3.96g－1.12g－1.56g)÷ 16g/mol =0.08mol.所以n(K+): n(Fe):n(O)= 0.04mol: 0.02mol: 0.08mol=2:1:4，因此該化合物的化學(xué)式為K2FeO4；根據(jù)題意化合物A與H2O反應(yīng)的離子方程式為4FeO42-+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，是因?yàn)樵贙2FeO4中Fe的化合價(jià)為+6價(jià)，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）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)方程式是3KClO+4KOH+2Fe(OH)3=2K2FeO4+3KCl+5H2O ；（4）A. 亞硫酸鈉有還原性，溶液與K2FeO4發(fā)生反應(yīng)，不能提高它的穩(wěn)定性。錯(cuò)誤。B．根據(jù)A在水溶液中的反應(yīng)可知KOH可抑制其反應(yīng)，因此可通過特點(diǎn)穩(wěn)定性。正確。C．醋酸會(huì)消耗其水解產(chǎn)生Fe(OH)3和OH-，是其不斷反應(yīng)而消耗，不利于其的穩(wěn)定存在。錯(cuò)誤。D．Fe(NO3)3電離產(chǎn)生的Fe3+與A水解產(chǎn)生的OH-結(jié)合轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3；使其不斷消耗。錯(cuò)誤。（5）為研究溫度對(duì)化合物A水溶液穩(wěn)定性的影響，可以設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)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，一個(gè)放入熱水中，一個(gè)放在冷水中，觀察生成紅褐色沉淀的快慢。從而得到結(jié)論。

考點(diǎn)：考查物質(zhì)化學(xué)式的確定、物質(zhì)的制取方法、物質(zhì)性質(zhì)的檢驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、離子方程式的書寫。