题目内容

6．某暗紫色化合物A在常温和干燥的条件下，可以稳定存在，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．为探究其成分，某化学兴趣小组的同学取化合物A粉末进行实验．经组成分析，该粉末仅含有O、K、Fe三种元素，另取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K2FeO4化合物A与H2O反应的离子方程式为：4FeO42-+10H2O=4Fe（OH）3↓+3O2↑+8OH-．
（2）化合物A可作为一种“绿色高效多功能”水处理剂，可由FeCl3和KClO在强碱性条件下反应制得，其反应的离子方程式为2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl?+5H2O
（3）化合物A还可以作为高容量电池材料，与MnO2-Zn电池类似，A-Zn也可以组成碱性电池，A在电池中作为正极材料，其电极反应式为FeO42-+3eˉ+4H2O=Fe（OH）3+5OH-，该电池总反应的离子方程式为3Zn+2FeO42-+8H2O=3Zn（OH）2+2Fe（OH）3+4OH-．
（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AD
A．醋酸钠　　　 B．醋酸　 C．Fe（NO3）3　　 D．KOH
（5）请设计一个实验方案，研究温度对化合物A水溶液稳定性的影响：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．

分析 （1）红棕色粉末为氧化铁，不含结晶水的盐为硫酸钾，根据数据计算出A中仅含有O、K、Fe三种元素的个数比，即得A的化学式；A不稳定，生成的红褐色沉淀为氢氧化铁，气体单质只能是氧气，据钾守恒，产物还有氢氧化钾，由此写出方程式配平即可；
（2）三价铁离子被次氯酸钾氧化为高铁酸钾，次氯酸钾被还原为氯化钾，同时生成H2O，由此写出方程式配平即可；
（3）氢氧化铁被次氯酸钾氧化为高铁酸钾，次氯酸钾被还原为氯化钾，同时生成H2O，由此写出方程式配平即可；
（4）根据提给信息：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等分析如何提高A水溶液稳定性；
（5）固定其他条件，改变温度，看析出沉淀的快慢．

解答 解：（1）3.96g化合物A含铁：$\frac{1.6g}{160g/mol}$×2=0.02mol，含钾：$\frac{10.44g}{174g/mol}$×2-0.08mol=0.04mol，
含氧：$\frac{3.96g-0.02mol×56g/mol-0.04mol×39g/mol}{16g/mol}$=0.08mol，
钾、铁、氧的个数比为：0.04mol：0.02mol：0.08mol=2：1：4，故A的化学式为：K2FeO4；
高铁酸钾与水反应生成氧气和Fe（OH）3、氢氧化钾，反应方程式为4K2FeO4+10H2O=4Fe（OH）3+8KOH+3O2↑，离子方程式为4FeO42-+10H2O=4Fe（OH）3↓+3O2↑+8OH-，
故答案为：K2FeO4；4FeO42-+10H2O=4Fe（OH）3↓+3O2↑+8OH-；
（2）三价铁离子被次氯酸钾氧化为高铁酸钾，次氯酸钾被还原为氯化钾，同时生成H2O，反应的离子方程式为2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl?+5H2O；
故答案为：2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl?+5H2O；
（3）原电池的负极发生氧化反应，正极电极反应式为：①FeO42-+3eˉ+4H2O=Fe（OH）3+5OH-；负极电极反应为：②Zn-2e-+2OH-=Zn（OH）2；依据电极反应的电子守恒，①×2+②×3合并得到电池反应为：3Zn+2FeO42-+8H2O=3Zn（OH）2+2Fe（OH）3+4OH-，
故答案为：FeO42-+3eˉ+4H2O=Fe（OH）3+5OH-；3Zn+2FeO42-+8H2O=3Zn（OH）2+2Fe（OH）3+4OH-；
（4）A．高铁酸钾在水溶液中不稳定，醋酸钠溶液显碱性可以温度存在，故A正确；
B．亚硫酸钠具有还原性，会被高铁酸钾氧化，故B错误；
C．在常温和干燥的条件下，高铁酸钾可以稳定的存在，但它在水溶液中不稳定，故C错误；
D．高铁酸钾在碱性条件下生成，故D正确；
故答案为：AD；
（5）固定其他条件，改变温度，看析出沉淀的快慢，则设计实验为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，
故答案为：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．

点评 本题考查学生阅读题目获取信息的能力、计算能力、设计实验能力等，题目较难，需要学生具有扎实的基础知识与灵活运用知识解决问题的能力．

练习册系列答案
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