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【题目】高铁酸钾(K2FeO4)是一种绿色氧化剂,具有高效的杀菌消毒作用,常用于饮水处理,在许多领域展现出广阔的应用前景。制备高铁酸钾有下列两种方法:

方法一:Fe2O3 + KNO3 + KOH===== K2FeO4 + KNO2 + H2O (未配平)

方法二:2Fe(OH)3+3KClO+4KOH=2K2FeO4+3KCl+ 5H2O

(1)配平方法一的化学方程式___,再用双线桥标明电子转移的方向和数目___:

___Fe2O3 +___KNO3 +___KOH == ___ K2FeO4 +___ KNO2 +___ H2O

(2)方法二中的还原产物为_________ (写化学式),将方法二的化学方程式改写为离子方程式 ________ ,根据反应方程式,氧化性:KClO ________ K2FeO4(填“>”、“<”或“=”);

(3)利用方法二制备K2FeO4,若有0.5mol K2FeO4生成,转移的电子数为___________ ;

(4)在酸性溶液中,某反应的反应物和生成物有KBiO3、K2SO4、H2SO4、MnSO4、H2O、Bi2(SO4)3 和一种未知物质M。

①已知MnSO4在反应中失去电子,则该反应的氧化剂是________;

②已知该反应中被氧化的元素与被还原的元素的物质的量之比为2:5,则M的化学式为______;

③写出该反应的离子反应方程式________;

④某同学向上述反应后的溶液中逐滴加入FeSO4溶液,测得溶液中M的物质的量与FeSO4的物质的量之间的关系如图所示。已知氧化性:Fe3+>Bi3+,且a点时溶液中含Fe3+、Mn2+,则原反应体系中,起始加入的KBiO3的物质的量为____________。

【答案】Fe2O3+3KNO3+4KOH═2K2FeO4+3KNO2+2H2O KCl 2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+ 5H2O > 1.5NA KBiO3 KMnO4 2Mn2++5BiO3-+14H+=2MnO4-+5Bi3++7H2O 1.9mol

【解析】

(1)Fe2O3、KNO3、KOH混合加热共熔生成紫红色K2FeO4和KNO2等产物,据此写出方程式,并根据氧化还原反应规律标出电子转移情况;

(2)根据2Fe(OH)3+3KClO+4KOH=2K2FeO4+3KCl+ 5H2O反应,结合氧化还原反应相关概念进行分析,且氧化性:氧化剂>氧化产物;

(3)利用方法二制备K2FeO4,每生成1molK2FeO4,转移3mol电子,据此规律进行计算;

(4)在酸性溶液中,某反应的反应物和生成物有KBiO3、K2SO4、H2SO4、MnSO4、H2O、Bi2(SO4)3 和一种未知物质M。

①已知MnSO4在反应做还原剂,KBiO3在反应中做氧化剂;

②根据化合价升降总数相等规律进行分析;

③根据离子反应规律进行书写;

④某同学向上述反应后的溶液中逐滴加入FeSO4溶液,测得溶液中M的物质的量与FeSO4的物质的量之间的关系如图所示。已知氧化性:Fe3+>Bi3+,Bi3+无法氧化Fe2+,且a点时溶液中含Fe3+、Mn2+,由图,开始时硫酸亚铁被KBiO3氧化,然后被KMnO4氧化,2Fe2++BiO3-+6H+=2Fe3++Bi3++3H2O,5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O;据以上分析进行解答。

(1)Fe2O3、KNO3、KOH混合加热共熔生成紫红色K2FeO4和KNO2等产物,根据原子守恒,得到方程式为:Fe2O3+3KNO3+4KOH═2K2FeO4+3KNO2+2H2O;用双线桥标明电子转移的方向和数目:

(2)2Fe(OH)3+3KClO+4KOH=2K2FeO4+3KCl+ 5H2O 还原剂是Fe(OH)3,还原产物是KCl,氧化剂是KClO ,氧化产物是K2FeO4;方法二的化学方程式改写为离子方程式 2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+ 5H2O;根据反应方程式,氧化性:氧化剂>氧化产物,KClO>K2FeO4;

(3)利用方法二制备K2FeO4,每生成1molK2FeO4,转移3mol电子,若有0.5mol K2FeO4生成,转移的电子数为1.5NA;

(4)在酸性溶液中,某反应的反应物和生成物有KBiO3、K2SO4、H2SO4、MnSO4、H2O、Bi2(SO4)3 和一种未知物质M。

①已知MnSO4在反应中失去电子,KBiO3中Bi的化合价由+5降为+3价生成Bi2(SO4)3 ,则该反应的氧化剂是KBiO3;

②已知该反应中被氧化的元素与被还原的元素的物质的量之比为2:5,KBiO3中Bi的化合价由+5降为+3价生成Bi2(SO4)3 ,降(5-3)×5价,Mn从+2价升5价,变为+7价,则M的化学式为KMnO4;

③该反应的离子反应方程式2Mn2++5BiO3-+14H+=2MnO4-+5Bi3++7H2O;

④某同学向上述反应后的溶液中逐滴加入FeSO4溶液,测得溶液中M的物质的量与FeSO4的物质的量之间的关系如图所示。已知氧化性:Fe3+>Bi3+,Bi3+无法氧化Fe2+,且a点时溶液中含Fe3+、Mn2+,由图,开始时硫酸亚铁被KBiO3氧化,然后被KMnO4氧化,2Fe2++BiO3-+6H+=2Fe3++Bi3++3H2O,5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O;利用电荷守恒知:开始的物质是KBiO3、FeSO4、MnSO4,最后变为Bi3+、Mn2+、Fe3+,2n(KBiO3)=n(Fe2+)=3.8mol,n(KBiO3)=1.9mol,则原反应体系中,起始加入的KBiO3的物质的量为1.9mol。

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