Question

14．新型纳米材料氧缺位铁酸锌（ZnFe₂O_x，3＜x＜4，Zn的化合价为+2价，下同），工业上可由铁酸锌（ZnFe₂O₄）经过高温反应得到．
（1）ZnFe₂O₄中Fe元素的化合价为+3．
（2）将纳米材料氧缺位铁酸盐分散在蒸馏水中，形成的分散系和NaCl溶液的本质区别是分散质微粒直径大小不同．
（3）ZnFe₂O₄经过高温反应得到ZnFe₂O_x的反应属于氧化还原（填“氧化还原”或“非氧化还原”）反应．（4）酸性条件下，Fe₂O₄^2-容易转化为Fe²⁺，该反应体系中的粒子有：Fe₂O₄^2-、Fe²⁺、H⁺、H₂O、Cu₂O、Cu²⁺，该反应的离子方程式为Fe₂O₄^2-+Cu₂O+10H⁺═2Fe²⁺+2Cu²⁺+5H₂O，该反应中的氧化产物是Cu²⁺．

Answer 1

分析 （1）依据化合价代数和为0计算判断；
（2）三大分散系的本质区别是分散质微粒直径大小不同；
（3）依据铁酸盐MFe₂O₄经过高温反应得到MFe₂O_x，3＜x＜4，M=Mn、Zn、Ni，且均为+2价，说明铁元素的化合价发生变化分析判断；依据氧化还原反应的特征是元素化合价有升高的，有降低的，化合价升高元素所在的反应物是还原剂，对应产物是氧化产物．

解答 解：（1）依据化合物MFe₂O₄中元素化合价代数和为0，即M的化合价为+2价，氧元素为-2价，铁元素的化合价为x，则+2+2x+（-2×4）=0，x=+3，故答案为：+3；
（2）将纳米材料氧缺位铁酸盐分散在蒸馏水中，形成的分散系属于胶体分散系，胶体和NaCl溶液的本质区别是分散质微粒直径大小不同，故答案为：分散质微粒直径大小不同；
（3）铁酸盐MFe₂O₄经过高温反应得到MFe₂O_x的，根据题干中的信息，3＜x＜4，M=Mn、Zn、Ni，且均为+2价，可知变化过程中铁元素化合价发生了变化，是氧化还原反应；
在酸性条件下，Fe₂O₄^2-容易转化为Fe²⁺，铁元素的化合价从+3价变化为+2价，化合价降低做氧化剂，反应体系中共存在下列6种粒子：Fe₂O₄^2-、Fe²⁺、H⁺、H₂O、Cu₂O、Cu²⁺，能做还原剂的物质中元素化合价升高，才能符合氧化还原反应的特征元素化合价有升有降，所以Cu₂O变化为Cu²⁺，符合化合价升高的变化，故氧化剂为Fe₂O₄^2-，Fe元素的化合价要降低为亚铁离子，根据电子守恒和元素守恒，该反应的离子方程式为Fe₂O₄^2-+Cu₂O+10H⁺═2Fe²⁺+2Cu²⁺+5H₂O，化合价升高Cu元素所在的反应物Cu₂O是还原剂，对应产物Cu²⁺是氧化产物，
故答案为：5H₂O、Cu²⁺．

点评 本题考查了纳米材料的结构特点，分散系的本质特征，化合物中元素化合价的计算，氧化还原反应特征的应用，关键是信息的综合应用．