Question

暗紫色化合物A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，同时产生一种气体单质。某兴趣小组的同学对化合物A进行组成分析，确定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。

（1）化合物A的化学式为     ；化合物A与H₂O反应的离子方程式为      。

（2）化合物A还可作为一种“绿色高效多功能”水处理剂。原因是      。

（3）化合物A的制备还可通过氧化法，试写出在KOH存在条件下用次氯酸钾氧化氢氧化铁制备A的化学方程式       。

（4）目前，人们针对化合物A的稳定性进行了大量的探索，并取得了一定的进展。下列物质中有可能提高化合物A水溶液稳定性的是     

A．亚硫酸钠            B．KOH             C．醋酸        D．Fe(NO₃)₃

（5）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

【答案】

（1）K₂FeO₄      4FeO₄^2-+10H₂O=4Fe(OH)₃↓+3O₂↑+8OH^-     

（2）+6价的铁具有强氧化性可以杀菌消毒，其还原产物Fe³⁺水解生成氢氧化铁胶体净水

（3）3KClO+4KOH+2Fe(OH)₃=2K₂FeO₄+3KCl+5H₂O      （4）B；

（5）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

【解析】

试题分析：（1）根据题意可知：该化合物与水发生反应产生的红褐色的沉淀为Fe(OH)₃，气体为O₂，红棕色粉末是  Fe₂O₃ n(Fe₂O₃)=m/M= 1.60g÷160g= 0.01mol , n(Fe) =0.02mol., 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是K₂SO₄，质量为10.44g。n(K₂SO₄)=1044g÷174g/mol=0.06mol,所以原固体中含有的K⁺的物质的量为0.06×2-0.08=0.04mol，m(O)= 3.96g -0.02mol×56g/mol- 0.04mol× 39g/mol= 1.28g,所以n(O)=1.28g÷16g/mol=0.08mol.因此在化合物A中个元素的个数比为K：Fe:O=0.04：0.02：0.08=2:1:4.故化学式为K₂FeO₄。它与水反应的化学方程式为：4K₂FeO₄+10H₂O=4Fe(OH)₃↓+3O₂↑+8KOH。  离子方程式为4FeO₄^2-+10H₂O=4Fe(OH)₃↓+3O₂↑+8OH^-。（2）K₂FeO₄ 还可作为一种“绿色高效多功能”水处理剂。原因是FeO₄^2-中的Fe元素的化合价为+6价，有强的氧化性，可以起到杀菌消毒的作用，其还原产物为Fe3+,水解产生氢氧化铁胶体表面积大，吸附力强，能够吸附水中的固体颗粒使之转化为沉淀而达到净化水的作用。（3）在KOH存在条件下用次氯酸钾氧化氢氧化铁制备A的化学方程式3KClO+4KOH+ 2Fe(OH)₃= 2K₂FeO₄+3KCl+5H₂O。（4）因为在水溶液在发生离子反应 4FeO₄^2-+10H₂O =4Fe(OH)₃↓+3O₂↑+8OH^- ，所以要提高其稳定性，应该使溶液显碱性。亚硫酸钠         、KOH呈碱性，但考虑到亚硫酸钠有还原性，K₂FeO₄有强氧化性，二者会发生氧化还原反应而不能共存，因此有可能提高化合物A水溶液稳定性的物质只能是KOH。（5）为研究温度对化合物A水溶液稳定性的影响实验方案是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。 

考点：考查K₂FeO₄的组成、结构、性质及用途的知识。