Question

暗紫色化合物A可作为电极材料的新型超铁电磁，因具有绿色、高电压和高能量的特点，近年来引起了电化学界的高度重视．在常温和干燥的条件下，化合物A可以稳定的存在，但它在水溶液中不稳定，一段时间后转化为红褐色沉淀．为探究其成分，某学习兴趣小组的同学取化合物A粉末进行试验．经组成分析，该粉末仅含有O、K、Fe三种元素．
另取3.96g化合物A的粉末溶于水，滴加足量的稀硫酸，向反应后的溶液中加入含有0.08mol KOH的溶液，恰好完全反应．过滤，将洗涤后的沉淀充分灼烧，得到红棕色固体粉末1.60g；将所得滤液在一定条件下蒸发可得到一种纯净的不含结晶水的盐10.44g．
（1）3.96g化合物A中含有Fe元素的物质的量为

 

mol，含有钾元素的物质的量为

 

mol．化合物A的化学式为

 

；
（2）化合物A与H₂O反应的离子方程式为：

 

．
（3）为研究温度对化合物A水溶液稳定性的影响，请设计一个实验方案．

 

．

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量,性质实验方案的设计

专题：

分析：在常温和干燥的条件下，化合物A可以稳定的存在，但它在水溶液中不稳定，一段时间后转化为红褐色沉淀，该红褐色沉淀为Fe（OH）₃；可推知A含有Fe元素，A中仅含有O、K、Fe三种元素；取3.96g化合物A的粉末溶于水，滴加足量的稀硫酸，向反应后的溶液中加入含有0.08mol KOH的溶液，恰好完全反应．过滤，将洗涤后的沉淀充分灼烧，得到红棕色固体粉末1.60g；将所得滤液在一定条件下蒸发可得到一种纯净的不含结晶水的盐10.44g，则红棕色固体粉末1.60g为氧化铁，由铁元素守恒可知，3.96g化合物A含铁：

1.6g

160g/mol

×2=0.02mol，不含结晶水的盐10.44g为硫酸钾，3.96g化合物A中含钾：

10.44g

174g/mol

×2-0.08mol=0.04mol，3.96g化合物A中含氧：

3.96g-0.02mol×56g/mol-0.04mol×39g/mol

16g/mol

=0.08mol，故钾、铁、氧的个数比为：0.04mol：0.02mol：0.08mol=2：1：4，故A的化学式为：K₂FeO₄；高铁酸钾与水反应生成氧气和Fe（OH）₃、氢氧化钾，反应方程式为4K₂FeO₄+10H₂O=4Fe（OH）₃+8KOH+3O₂↑，据此解答．

解答： 解：在常温和干燥的条件下，化合物A可以稳定的存在，但它在水溶液中不稳定，一段时间后转化为红褐色沉淀，该红褐色沉淀为Fe（OH）₃；可推知A含有Fe元素，A中仅含有O、K、Fe三种元素；取3.96g化合物A的粉末溶于水，滴加足量的稀硫酸，向反应后的溶液中加入含有0.08mol KOH的溶液，恰好完全反应．过滤，将洗涤后的沉淀充分灼烧，得到红棕色固体粉末1.60g；将所得滤液在一定条件下蒸发可得到一种纯净的不含结晶水的盐10.44g，则红棕色固体粉末1.60g为氧化铁，由铁元素守恒可知，3.96g化合物A含铁：

1.6g

160g/mol

×2=0.02mol，不含结晶水的盐10.44g为硫酸钾，3.96g化合物A中含钾：

10.44g

174g/mol

×2-0.08mol=0.04mol，3.96g化合物A中含氧：

3.96g-0.02mol×56g/mol-0.04mol×39g/mol

16g/mol

=0.08mol，故钾、铁、氧的个数比为：0.04mol：0.02mol：0.08mol=2：1：4，故A的化学式为：K₂FeO₄；高铁酸钾与水反应生成氧气和Fe（OH）₃、氢氧化钾，反应方程式为4K₂FeO₄+10H₂O=4Fe（OH）₃+8KOH+3O₂↑，
（1）根据以上分析，3.96g化合物A中含有Fe元素的物质的量为0.02mol，含有钾元素的物质的量为0.04mol．化合物A的化学式为K₂FeO₄；
故答案为：0.02；0.04；K₂FeO₄；
（2）由上述分析可知，A的化学式为：K₂FeO₄；高铁酸钾与水反应生成氧气和Fe（OH）₃、氢氧化钾，反应方程式为4K₂FeO₄+10H₂O=4Fe（OH）₃+8KOH+3O₂↑，离子方程式为4FeO₄^2-+10H₂O=4Fe（OH）₃↓+3O₂↑+8OH^-，
故答案为：K₂FeO₄；4FeO₄^2-+10H₂O=4Fe（OH）₃↓+3O₂↑+8OH^-；
（3）固定其他条件，改变温度，看析出沉淀的快慢，可取少量的样品放入试管加水溶解，分成两等份于两试管中，分别放在冷水和热水中，观察生成红褐色沉淀的快慢，
故答案为：取少量的样品放入试管加水溶解，分成两等份于两试管中，分别放在冷水和热水中，观察生成红褐色沉淀的快慢．

点评：本题考查无机物推断，属于计算型推断，综合考查学生阅读题目获取信息的能力、计算能力、设计实验能力等，题目难度较大，需要学生具有扎实的基础知识与灵活运用知识解决问题的能力．