Question

9．新型納米材料氧缺位鐵酸鹽（MFe₂O_x，3＜x＜4，M=Mn、Zn或Ni且均顯+2價，下同）由鐵酸鹽（MFe₂O₄）經(jīng)高溫還原而得，常溫下，它能使工業(yè)廢氣中的酸性氧化物分解除去．轉(zhuǎn)化流程如圖所示：
（1）將納米材料氧缺位鐵酸鹽分散在蒸餾水中，所形成的分散系屬于膠體．
（2）寫出MFe₂O_x分解SO₂的化學方程式MFe₂O_x+$\frac{4-x}{2}$SO₂=MFe₂O₄+$\frac{4-x}{2}$S
（3）已知鐵酸鹽（MFe₂O₄）被H₂高溫還原時，發(fā)生反應的MFe₂O₄與H₂的物質(zhì)的量之比為2：1，則還原產(chǎn)物MFe₂O_x中x=3.5，MFe₂O_x中+2價鐵與+3價鐵的物質(zhì)的量之比為1：1．
（4）在酸性溶液中，F(xiàn)e₂O₄^2-易轉(zhuǎn)化為Fe²⁺：Fe₂O₄^2-+2e^-+8H⁺═2Fe²⁺+4H₂O，有K₂MnO₄、Na₂CO₃、Cu₂O、Fe₂（SO₄）₃四種物質(zhì)中的一種能使上述還原過程發(fā)生，寫出該氧化還原反應的離子方程式并配平：Fe₂CO₄^2-+Cu₂O+10H⁺=2Fe²⁺+2Cu²⁺+5H₂O．

Answer 1

分析 （1）納米材料氧缺位鐵酸鹽微粒直徑達到膠體微粒直徑；
（2）由示意圖可知MFe₂O_x與SO₂反應，生成MFe₂O₄，SO₂被還原，應生成S；
（3）反應的方程式為2MFe₂O₄+H₂=2MFe₂O_x+H₂O，根據(jù)質(zhì)量守恒確定x的值；計算Fe元素平均化合價，進而計算+2價鐵與+3價鐵的物質(zhì)的量之比；
（4）Fe₂O₄^2-+2e^-+8H⁺→2Fe²⁺+4H₂O為還原反應，則應加入還原性物質(zhì)，只有Cu₂O符合．

解答 解：（1）納米材料氧缺位鐵酸鹽微粒直徑達到膠體微粒直徑，分散在蒸餾水中，所形成的分散系屬于膠體，
故答案為：膠體；
（2）由示意圖可知MFe₂O_x與SO₂反應，生成MFe₂O₄，SO₂被還原，應生成S，反應可表示為：MFe₂O_x+$\frac{4-x}{2}$SO₂=MFe₂O₄+$\frac{4-x}{2}$S，故答案為：MFe₂O_x+$\frac{4-x}{2}$SO₂=MFe₂O₄+$\frac{4-x}{2}$S；
（3）反應的方程式為：2MFe₂O₄+H₂=2MFe₂O_x+H₂O，由質(zhì)量守恒可知2x+1=2×4，解得x=3.5，則MFe₂O_3.5中，F(xiàn)e元素的化合價為 $\frac{2×3.5-2}{2}$=2.5，則MFe₂O_x中+2價鐵與+3價鐵的量之比為1：1，
故答案為：3.5；1：1；
（4）Fe₂O₄^2-+2e^-+8H⁺→2Fe²⁺+4H₂O為還原反應，則應加入還原性物質(zhì)，只有Cu₂O符合，反應的化學方程式為：Fe₂CO₄^2-+Cu₂O+10H⁺=2Fe²⁺+2Cu²⁺+5H₂O，
故答案為：Fe₂CO₄^2-+Cu₂O+10H⁺=2Fe²⁺+2Cu²⁺+5H₂O．

點評 本題綜合考查氧化還原反應知識等，側(cè)重于學生的分析能力和計算能力的考查，注意理解題目信息從元素化合價的角度解答該題，難度不大．