Question

6．某暗紫色化合物A在常溫和干燥的條件下，可以穩(wěn)定存在，但它在水溶液中不穩(wěn)定，一段時間后轉(zhuǎn)化為紅褐色沉淀，同時產(chǎn)生一種氣體單質(zhì)．為探究其成分，某學(xué)習(xí)興趣小組的同學(xué)取化合物A粉末進(jìn)行試驗(yàn)．經(jīng)組成分析，該粉末僅含有O、K、Fe三種元素．另取3.96g化合物A的粉末溶于水，滴加足量稀硫酸，向反應(yīng)后的溶液中加入含有0.08mol KOH的溶液，恰好完全反應(yīng)．過濾，將洗滌后的沉淀充分灼燒，得到紅棕色固體粉末1.60g；將所得濾液在一定條件下蒸發(fā)可得到一種純凈的不含結(jié)晶水的鹽10.44g．
（1）化合物A的化學(xué)式為K₂FeO₄；化合物A與H₂O反應(yīng)的離子方程式為4FeO₄^2-+10H₂O=4Fe（OH）₃↓+3O₂↑+8OH^-．
（2）化合物A可作為一種“綠色高效多功能”水處理劑，可由FeCl₃和KClO在強(qiáng)堿性條件下反應(yīng)制得，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為3KClO+4KOH+2Fe（OH）₃=2K₂FeO₄+3KCl+5H₂O．
（3）目前，人們針對化合物A的穩(wěn)定性進(jìn)行了大量的探索，并取得了一定的進(jìn)展．下列物質(zhì)中有可能提高化合物A水溶液穩(wěn)定性的是D．
A．醋酸鈉       B．醋酸       C．Fe（NO₃）₃       D．KOH
（4）請?jiān)O(shè)計一個實(shí)驗(yàn)方案，研究溫度對化合物A水溶液穩(wěn)定性的影響高鐵酸鉀取少量的樣品放入試管加水溶解，分成兩等份于兩試管中，一個放入熱水中，一個放在冷水中，觀察生成紅褐色沉淀的快慢．

Answer 1

分析 A中僅含有O、K、Fe三種元素，在常溫和干燥的條件下化合物A可以穩(wěn)定的存在，但它在水溶液中不穩(wěn)定，一段時間后轉(zhuǎn)化為紅褐色沉淀，同時產(chǎn)生一種氣體單質(zhì)，該紅褐色沉淀為Fe（OH）₃；可推知A含有Fe元素；A的化合物用硫酸溶解，再加入加KOH，生成沉淀灼燒得到紅棕色固體粉末1.60g為氧化鐵，由鐵元素守恒可知，3.96g化合物A含n（Fe）=$\frac{1.60g}{160g/mol}$×2=0.02mol，不含結(jié)晶水的鹽10.44g為硫酸鉀，3.96g化合物A中含n（K）=$\frac{10.44g}{174g/mol}$×2-0.08mol=0.04mol，3.96g化合物A中含n（O）=$\frac{3.96g-0.02mol×56g/mol-0.04mol×39g/mol}{16g/mol}$=0.08mol，故鉀、鐵、氧的個數(shù)比為：0.04mol：0.02mol：0.08mol=2：1：4，故A的化學(xué)式為：K₂FeO₄；高鐵酸鉀與水反應(yīng)生成氧氣和Fe（OH）₃、氫氧化鉀，反應(yīng)方程式為4K₂FeO₄+10H₂O=4Fe（OH）₃+8KOH+3O₂↑，據(jù)此解答．

解答 解：A中僅含有O、K、Fe三種元素，在常溫和干燥的條件下化合物A可以穩(wěn)定的存在，但它在水溶液中不穩(wěn)定，一段時間后轉(zhuǎn)化為紅褐色沉淀，同時產(chǎn)生一種氣體單質(zhì)，該紅褐色沉淀為Fe（OH）₃；可推知A含有Fe元素；A的化合物用硫酸溶解，再加入加KOH，生成沉淀灼燒得到紅棕色固體粉末1.60g為氧化鐵，由鐵元素守恒可知，3.96g化合物A含n（Fe）=$\frac{1.60g}{160g/mol}$×2=0.02mol，不含結(jié)晶水的鹽10.44g為硫酸鉀，3.96g化合物A中含n（K）=$\frac{10.44g}{174g/mol}$×2-0.08mol=0.04mol，3.96g化合物A中含n（O）=$\frac{3.96g-0.02mol×56g/mol-0.04mol×39g/mol}{16g/mol}$=0.08mol，故鉀、鐵、氧的個數(shù)比為：0.04mol：0.02mol：0.08mol=2：1：4，故A的化學(xué)式為：K₂FeO₄；高鐵酸鉀與水反應(yīng)生成氧氣和Fe（OH）₃、氫氧化鉀，反應(yīng)方程式為4K₂FeO₄+10H₂O=4Fe（OH）₃+8KOH+3O₂↑，
（1）通過以上分析知，A的化學(xué)式為K₂FeO₄，A和水反應(yīng)生成氫氧化鐵、氧氣和KOH，離子方程式為4FeO₄^2-+10H₂O=4Fe（OH）₃↓+3O₂↑+8OH^-，
故答案為：K₂FeO₄；
4FeO₄^2-+10H₂O=4Fe（OH）₃↓+3O₂↑+8OH^-；
（2）KClO具有強(qiáng)氧化性，能氧化氫氧化鐵生成高鐵酸鉀，反應(yīng)方程式為3KClO+4KOH+2Fe（OH）₃=2K₂FeO₄+3KCl+5H₂O，
故答案為：3KClO+4KOH+2Fe（OH）₃=2K₂FeO₄+3KCl+5H₂O；
（3）高鐵酸鉀屬于強(qiáng)堿弱酸鹽，高鐵酸根離子能發(fā)生水解導(dǎo)致溶液呈堿性，加入堿性物質(zhì)能抑制高鐵酸鉀水解但不能引進(jìn)新的雜質(zhì)，故選D；
（4）固定其他條件，改變溫度，看析出沉淀的快慢，其實(shí)驗(yàn)方案為高鐵酸鉀取少量的樣品放入試管加水溶解，分成兩等份于兩試管中，一個放入熱水中，一個放在冷水中，觀察生成紅褐色沉淀的快慢，
故答案為：高鐵酸鉀取少量的樣品放入試管加水溶解，分成兩等份于兩試管中，一個放入熱水中，一個放在冷水中，觀察生成紅褐色沉淀的快慢．

點(diǎn)評 本題考查無機(jī)物推斷，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生分析推斷及計算能力，正確判斷A的化學(xué)式是解本題關(guān)鍵，知道常見無機(jī)物性質(zhì)及特殊顏色，難點(diǎn)是（4）題實(shí)驗(yàn)設(shè)計，題目難度中等．