Question

新型纳米材料氧缺位铁酸盐（MFe₂O_x，3＜x＜4，M=Mn、Co、Zn或Ni且均显+2价，下同）由铁酸盐（MFe₂O₄）经高温还原而得，常温下，它能使工业废气中的酸性氧化物分解除去．转化流程如图所示：
（1）已知铁酸盐（MFe₂O₄）被H₂高温还原时，发生反应的MFe₂O₄与H₂的物质的量之比为2：1，则还原产物MFe₂O_x中x=

 

，MFe₂O_x中+2价铁与+3价铁的量之比为

 

（2）请写出MFe₂O_x与SO₂的化学方程式

 

 （不必配平）
（3）在酸性溶液中，Fe₂O₄^2-易转化为Fe²⁺；Fe₂O₄^2-+2e^-+8H⁺→2Fe²⁺+4H₂O有KMnO₄、Na₂CO₃、Cu₂O、Fe₂（SO₄）₃四种物质中的一种能使上述还原过程发生，写出该氧化还原反应的离子方程式并配平

 

．

Answer 1

考点：氧化还原反应的计算,氧化还原反应方程式的配平

专题：氧化还原反应专题

分析：（1）反应的方程式为2MFe₂O₄+H₂=2MFe₂O_x+H₂O，从质量守恒的角度解答；
（2）由示意图可知MFe₂O_x与SO₂反应，生成MFe₂O₄，SO₂被还原；
（3）Fe₂O₄^2-+2e^-+8H⁺→2Fe²⁺+4H₂O为还原反应，则应加入还原性物质．

解答： 解：（1）反应的方程式为2MFe₂O₄+H₂=2MFe₂O_x+H₂O，由质量守恒可知2x+1=2×4，x=3.5，则MFe₂O_3.5中，Fe元素的化合价为

2×3.5-2

2

=2.5，则MFe₂O_x中+2价铁与+3价铁的量之比为1：1，
故答案为：3.5；1：1；
（2）由示意图可知MFe₂O_x与SO₂反应，生成MFe₂O₄，SO₂被还原，应生成S，反应可表示为MFe₂O_x+SO₂→MFe₂O₄+S，故答案为：MFe₂O_x+SO₂→MFe₂O₄+S；
（3）Fe₂O₄^2-+2e^-+8H⁺→2Fe²⁺+4H₂O为还原反应，则应加入还原性物质，只有Cu₂O符合，反应的化学方程式为Fe₂CO₄^2-+Cu₂O+10H⁺=2Fe²⁺+2Cu²⁺+5H₂O，
故答案为：Fe₂CO₄^2-+Cu₂O+10H⁺=2Fe²⁺+2Cu²⁺+5H₂O．

点评：本题综合考查氧化还原反应知识，为高考常见题型和高频考点，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，注意把握题给信息，从元素化合价的角度解答该题，难度不大．