Question

5．某暗紫色化合物A在常溫和干燥的條件下，可以穩定存在，但它在水溶液中不穩定，一段時間后轉化為紅褐色沉淀，同時產生一種氣體單質．為探究其成分，某學習興趣小組的同學取化合物A粉末進行試驗．經組成分析，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，向反應后的溶液中加入含有0.08mol KOH的溶液，恰好完全反應．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可得到一種純凈的不含結晶水的鹽10.44g．
（1）化合物A的化學式為K₂FeO₄；化合物A與H₂O反應的化學方程式為4KFeO₄+10H₂O=4Fe（OH）₃↓+3O₂↑+8KOH．
（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在強堿性條件下反應制得，其反應的離子方程式為2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^?+5H₂O 或2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^?+5H₂O．
（3）目前，人們針對化合物A的穩定性進行了大量的探索，并取得了一定的進展．下列物質中有可能提高化合物A水溶液穩定性的是AD．
A．醋酸鈉          B．醋酸       C．Fe（NO₃）₃         D．KOH．

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可以穩定的存在，但它在水溶液中不穩定，一段時間后轉化為紅褐色沉淀，同時產生一種氣體單質，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含鐵：$\frac{1.6g}{160g/mol}$×2=0.02mol，不含結晶水的鹽10.44g為硫酸鉀，3.96g化合物A中含鉀：$\frac{10.44g}{1744g/mol}$×2-0.08mol=0.04mol，3.96g化合物A中含氧：$\frac{3.96g-0.02mol×56g/mol-0.04mol×39g/mol}{16g/mol}$=0.08mol，故鉀、鐵、氧的個數比為：0.04mol：0.02mol：0.08mol=2：1：4，故A的化學式為：K₂FeO₄；高鐵酸鉀與水反應生成氧氣和Fe（OH）₃、氫氧化鉀，反應方程式為4K₂FeO₄+10H₂O=4Fe（OH）₃+8KOH+3O₂↑，據此解答．

解答 解：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可以穩定的存在，但它在水溶液中不穩定，一段時間后轉化為紅褐色沉淀，同時產生一種氣體單質，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含鐵：$\frac{1.6g}{160g/mol}$×2=0.02mol，不含結晶水的鹽10.44g為硫酸鉀，3.96g化合物A中含鉀：$\frac{10.44g}{1744g/mol}$×2-0.08mol=0.04mol，3.96g化合物A中含氧：$\frac{3.96g-0.02mol×56g/mol-0.04mol×39g/mol}{16g/mol}$=0.08mol，故鉀、鐵、氧的個數比為：0.04mol：0.02mol：0.08mol=2：1：4，故A的化學式為：K₂FeO₄．
（1）由上述分析可知，A的化學式為：K₂FeO₄；高鐵酸鉀與水反應生成氧氣和Fe（OH）₃、氫氧化鉀，反應方程式為4K₂FeO₄+10H₂O=4Fe（OH）₃+8KOH+3O₂↑，
故答案為：K₂FeO₄；4KFeO₄+10H₂O=4Fe（OH）₃↓+3O₂↑+8KOH；
（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在強堿性條件下反應制得，其反應的離子方程式為：2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^?+5H₂O 或2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^?+5H₂O，
故答案為：2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^?+5H₂O 或2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^?+5H₂O；
（5）A．高鐵酸鉀在堿性條件下生成，而醋酸鈉溶液呈堿性，故A正確；
B．高鐵酸鉀在水溶液中不穩定，與酸反應，故B錯誤；
C．鐵離子與反應生成的KOH反應，使高鐵酸鉀在水溶液中更不穩定，故C錯誤；
D．高鐵酸鉀在堿性條件下生成，故D正確；
故答案為：AD．

點評 本題考查無機物推斷，屬于計算型推斷，綜合考查學生閱讀題目獲取信息的能力、計算能力、設計實驗能力等，題目難度較大，需要學生具有扎實的基礎知識與靈活運用知識解決問題的能力．