Question

5．新型納米材料氧缺位鐵酸鹽（MFe₂O_x，3＜x＜4，M=Mn、Zn、Ni，且均為+2價，下同）是由鐵酸鹽MFe₂O₄經過高溫反應得到的．
（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本質特征是膠體；
（2）MFe₂O₄中Fe元素的化合價為+3．
（3）鐵酸鹽MFe₂O₄經過高溫反應得到MFe₂O_x的反應屬于氧化還原（填“氧化還原”或“非氧化還原”）反應．
（4）在酸性條件下，Fe₂${{O}_{4}}^{2-}$容易轉化為Fe²⁺，某反應體系中共存在下列6種粒子：Fe₂${{O}_{4}}^{2-}$、Fe²⁺、H⁺、H₂O、Cu₂O、Cu²⁺，若Fe²⁺的計量數為2，請寫出該反應的離子方程式Fe₂O₄^2-+Cu₂O+10H⁺═2Fe²⁺+2Cu²⁺+5H₂O．

Answer 1

分析 （1）依據新型納米材料的微粒直徑在1nm-100nm分析判斷；
（2）依據化合價代數和為0計算判斷；
（3）依據鐵酸鹽MFe₂O₄經過高溫反應得到MFe₂O_x，3＜x＜4，M=Mn、Zn、Ni，且均為+2價，說明鐵元素的化合價發生變化分析判斷；
（4）依據氧化還原反應的特征是元素化合價有升高的，有降低的分析判斷．

解答 解：（1）新型納米材料氧缺位鐵酸鹽，是納米材料，微粒直徑是在1nm-100nm間，所以分散在蒸餾水中，所形成的分散系屬于膠體，故答案為：膠體；
（2）依據化合物MFe₂O₄中元素化合價代數和為0，即M的化合價為+2價，氧元素為-2價，鐵元素的化合價為x，則+2+2x+（-2×4）=0，x=+3，故答案為：+3；
（3）鐵酸鹽MFe₂O₄經過高溫反應得到MFe₂O_x的，根據題干中的信息，3＜x＜4，M=Mn、Zn、Ni，且均為+2價，可知變化過程中鐵元素化合價發生了變化，是氧化還原反應；
故答案為：氧化還原；
（4）在酸性條件下，Fe₂O₄^2-容易轉化為Fe²⁺，鐵元素的化合價從+3價變化為+2價，化合價降低做氧化劑，反應體系中共存在下列6種粒子：Fe₂O₄^2-、Fe²⁺、H⁺、H₂O、Cu₂O、Cu²⁺，能做還原劑的物質中元素化合價升高，才能符合氧化還原反應的特征元素化合價有升有降，所以Cu₂O變化為Cu²⁺，符合化合價升高的變化，故氧化劑為Fe₂O₄^2-，還原劑為Cu₂O，根據電子守恒和元素守恒，該反應的離子方程式為Fe₂O₄^2-+Cu₂O+10H⁺═2Fe²⁺+2Cu²⁺+5H₂O，
故答案為：Fe₂O₄^2-+Cu₂O+10H⁺═2Fe²⁺+2Cu²⁺+5H₂O

點評 本題考查了納米材料的結構特點，分散系的本質特征，化合物中元素化合價的計算，氧化還原反應特征的應用，關鍵是信息的綜合應用，題目難度中等．