Question

4．（1）近年來(lái)，我國(guó)用電弧法合成的碳納米管中常伴有大量碳納米顆粒（雜質(zhì)），這種碳納米顆�？捎醚趸瘹饣�法提純，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為：
3C+2K₂Cr₂O₇+8H₂SO₄═3CO₂↑+2K₂SO₄+2Cr₂（SO₄）₃+8H₂O
完成并配平上述化學(xué)方程式．以上反應(yīng)中失電子的物質(zhì)是C，還原產(chǎn)物是Cr₂（SO₄）₃，每生成1mol氧化產(chǎn)物，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為4N_A．
（2）高溫時(shí)，用CO還原MgSO₄可制備高純MgO．750℃時(shí)，測(cè)得氣體中含等物質(zhì)的量SO₂和SO₃，此時(shí)反應(yīng)的化學(xué)方程式是CO+2MgSO₄ $\frac{\underline{\;750℃\;}}{\;}$2MgO+CO₂+SO₂+SO₃．
（3）向FeCl₂和FeCl₃混合溶液中加入適量KOH，高速攪拌下加入油脂，過(guò)濾后干燥得到一類特殊的磁流體材料，其化學(xué)式通式為K_xFeO₂（其組成可理解為aK₂O•bFeO•cFe₂O₃）．
①若x的平均值為1.3，a：b：c=13：6：7
②若x為1.4，請(qǐng)寫出該磁流體在稀硫酸條件下與足量的KI溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式10K_1.4FeO₂+6KI+20H₂SO₄=10FeSO₄+3I₂+10K₂SO₄+20H₂O．
（4）Fe₃O₄溶于稀HNO₃的離子方程式：3Fe₃O₄+28H⁺+NO₃^-=9Fe³⁺+NO↑+14H₂O．

Answer 1

分析 （1）反應(yīng)中C元素化合價(jià)變化：0價(jià)→+4價(jià)，1molC參加反應(yīng)，失去4mol電子；Cr元素化合價(jià)變化：+6價(jià)→+3價(jià)，1molK₂Cr₂O₇參加反應(yīng)，得到6mol電子；依據(jù)氧化還原反應(yīng)得失電子守恒、原子個(gè)數(shù)守恒規(guī)律書寫方程式；依據(jù)方程式分析轉(zhuǎn)移電子數(shù)目并用單線橋表示；
（2）根據(jù)題目信息寫出生成物，根據(jù)質(zhì)量守恒配平；
（3）①當(dāng)x=1.3時(shí)，即KxFeO₂為K_1.3FeO₂，其最簡(jiǎn)整數(shù)比的化學(xué)式為K₁₃Fe₁₀O₂₀即$\frac{13}{2}$K₂O•3FeO•$\frac{7}{2}$Fe₂O₃）；
②當(dāng)x=1.4時(shí)，即K_1.4FeO₂，當(dāng)其在稀硫酸條件下與足量的KI溶液反應(yīng)時(shí)，其反應(yīng)實(shí)質(zhì)是Fe³⁺和I^-在酸性條件下發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Fe²⁺和I₂，K_1.4FeO₂的化學(xué)組成可看作7K₂O•4FeO•3Fe₂O₃，
依據(jù)氧化還原反應(yīng)得失電子守恒、原子個(gè)數(shù)守恒寫出反應(yīng)方程式；
（4）Fe₃O₄與稀硝酸反應(yīng)生成硝酸鐵、一氧化氮和水，利用整體法，F(xiàn)e₃O₄中鐵元素化合價(jià)共計(jì)+8價(jià)，生成3mol三價(jià)鐵離子，共失去1mol電子，硝酸根中氮元素從+5價(jià)降為+2價(jià)，1mol硝酸根被還原得到3mol電子，依據(jù)氧化還原反應(yīng)得失電子守恒及原子個(gè)數(shù)守恒配平方程式．

解答 解：（1）反應(yīng)中C元素化合價(jià)變化：0價(jià)→+4價(jià)，1molC參加反應(yīng)，失去4mol電子；Cr元素化合價(jià)變化：+6價(jià)→+3價(jià)，1molK₂Cr₂O₇參加反應(yīng)，得到6mol電子，要使得失電子守恒，則C的系數(shù)為3，K₂Cr₂O₇的系數(shù)為2，依據(jù)原子個(gè)數(shù)守恒，反應(yīng)方程式：3C+2K₂Cr₂O₇+8H₂SO₄=3CO₂↑+2K₂SO₄+2Cr₂（SO₄）₃+8H₂O；
依據(jù)方程式3C+2K₂Cr₂O₇+8H₂SO₄=3CO₂↑+2K₂SO₄+2Cr₂（SO₄）₃+8H₂O可知，消耗3mol碳生成3molCO₂，共失去電子12mol；2K₂Cr₂O₇共得到12mol電子，產(chǎn)物中CO₂的化合價(jià)升高為氧化產(chǎn)物，Cr₂（SO₄）₃的化合價(jià)降低為還原產(chǎn)物，每生成1mol氧化產(chǎn)物CO₂，轉(zhuǎn)移的電子4mol數(shù)目為N=n•N_A=4N_A；
故答案為：3；2；8H₂SO₄；3；2；2；8；C；Cr₂（SO₄）₃；4N_A；
（2）用CO還原MgSO₄可得到MgO、CO₂、SO₂和SO₃，方程式為CO+2MgSO₄ $\frac{\underline{\;750℃\;}}{\;}$2MgO+CO₂+SO₂+SO₃，
故答案為：CO+2MgSO₄ $\frac{\underline{\;750℃\;}}{\;}$2MgO+CO₂+SO₂+SO₃；
（3）①x=1.3時(shí)，即KxFeO₂為K_1.3FeO₂，其最簡(jiǎn)整數(shù)比的化學(xué)式為K₁₃Fe₁₀O₂₀即$\frac{13}{2}$K₂O•3FeO•$\frac{7}{2}$Fe₂O₃）；
則a：b：c=$\frac{13}{2}$：3：$\frac{7}{2}$；即：13：6：7；
故答案為：13：6：7；
②當(dāng)x=1.4時(shí)，即K_1.4FeO₂，當(dāng)其在稀硫酸條件下與足量的KI溶液反應(yīng)時(shí)，其反應(yīng)實(shí)質(zhì)是Fe³⁺和I^-在酸性條件下發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Fe²⁺和I₂，K_1.4FeO₂的化學(xué)組成可看作7K₂O•4FeO•3Fe₂O₃，
反應(yīng)的方程式：10K_1.4FeO₂+6KI+20H₂SO₄=10FeSO₄+3I₂+10K₂SO₄+20H₂O；
故答案為：10K_1.4FeO₂+6KI+20H₂SO₄=10FeSO₄+3I₂+10K₂SO₄+20H₂O；
（4）Fe₃O₄與稀硝酸反應(yīng)生成硝酸鐵、一氧化氮和水，利用整體法，F(xiàn)e₃O₄中鐵元素化合價(jià)共計(jì)+8價(jià)，生成3mol三價(jià)鐵離子，共失去1mol電子，硝酸根中氮元素從+5價(jià)降為+2價(jià)，1mol硝酸根被還原得到3mol電子，要使得失電子守恒，F(xiàn)e₃O₄系數(shù)為3，硝酸根離子系數(shù)為1，依據(jù)原子個(gè)數(shù)守恒，離子方程式：3Fe₃O₄+28H⁺+NO₃^-=9Fe³⁺+NO↑+14H₂O，
故答案為：3Fe₃O₄+28H⁺+NO₃^-=9Fe³⁺+NO↑+14H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了氧化還原反應(yīng)，涉及氧化還原反應(yīng)表示方法、氧化還原反應(yīng)方程式配平、有關(guān)計(jì)算，熟悉氧化還原反應(yīng)中得失電子守恒規(guī)律是解題關(guān)鍵，題目難度較大．