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        ；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，請設(shè)計一個實(shí)驗(yàn)方案     。

Answer 1

（1）K₂FeO₄；4FeO₄^2-+10H₂O=4Fe(OH)₃↓+3O₂↑+8OH^-；
（2）+6價的鐵具有強(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，一個放入熱水中，一個放在冷水中，觀察生成紅褐色沉淀的快慢。

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，是因?yàn)樵贙₂FeO₄中Fe的化合價為+6價，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。錯誤。（5）為研究溫度對化合物A水溶液穩(wěn)定性的影響，可以設(shè)計實(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，一個放入熱水中，一個放在冷水中，觀察生成紅褐色沉淀的快慢。從而得到結(jié)論。