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

（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，一个放入热水中，一个放在冷水中，观察生成红褐色沉淀的快慢。

试题分析：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。所以原固体中含有K⁺的物质的量为：0.06mol×2-0.08mol=0.04mol;其质量是m(K⁺)=0.04mol÷39g/mol=1.56g；所以化合物A中含有O的物质的量为(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，因此该化合物的化学式为K₂FeO₄；根据题意化合物A与H₂O反应的离子方程式为4FeO₄^2-+10H₂O=4Fe(OH)₃↓+3O₂↑+8OH^-；（2）化合物A还可作为一种“绿色高效多功能”水处理剂，是因为在K₂FeO₄中Fe的化合价为+6价，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）在KOH存在条件下用次氯酸钾氧化氢氧化铁制备A的化学方程式是3KClO+4KOH+2Fe(OH)₃=2K₂FeO₄+3KCl+5H₂O ；（4）A.亚硫酸钠有还原性，溶液与K₂FeO₄发生反应，不能提高它的稳定性。错误。B．根据A在水溶液中的反应可知KOH可抑制其反应，因此可通过特点稳定性。正确。C．醋酸会消耗其水解产生Fe(OH)₃和OH^-，是其不断反应而消耗，不利于其的稳定存在。错误。D．Fe(NO₃)₃电离产生的Fe3+与A水解产生的OH^-结合转化为Fe(OH)₃；使其不断消耗。错误。（5）为研究温度对化合物A水溶液稳定性的影响，可以设计实验方案取少量的样品放入试管加水溶解，分成两等份于两试管中，一个放入热水中，一个放在冷水中，观察生成红褐色沉淀的快慢。从而得到结论。