Question

15．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經過高溫與H₂反應制得．常溫下，它能使工業廢氣中的酸性氧化物（SO₂、NO₂等）轉化為其單質除去，轉化流程如圖：
（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）MFe₂O₄中Fe元素的化合價為+3．
（3）MFe₂O₄在于H₂反應中表現了氧化性（填“氧化性”或“還原性”）
（4）在5molMFe₂O_x與1molSO₂恰好完全反應則MFe₂O_x中x的值為3.6．
（5）在酸性條件下，Fe₂O₄^2-容易轉化為Fe²⁺，某反應體系中共存在下列6種粒子：Fe₂O₄^2-、Fe²⁺、H⁺、H₂O、Cu₂O、Cu²⁺，則該反應中的氧化劑是Fe₂O₄^2-，還原劑是Cu₂O．

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）M=Mn、Zn、Ni，且均為+2價，根據化合價規則確定元素的化合價；
（3）MFe₂O₄在與H₂的反應中，Fe元素的化合價降低；
（4）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+SO₂→MFe₂O₄+S，根據電子守恒來計算回答；
（5）在酸性條件下，Fe₂O₄^2-容易轉化為Fe²⁺，為還原反應，則應加入還原性物質，根據基本概念來回答．

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）M=Mn、Zn、Ni，且均為+2價，氧元素的化合價是-2價，根據化合價規則，MFe₂O₄中Fe元素的化合價為+3價，故答案為：+3；
（3）MFe₂O₄在與H₂的反應中，Fe元素的化合價降低，則MFe₂O₄在與H₂的反應中表現了氧化性，故答案為：氧化性；
（4）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，$\frac{1}{\frac{4-x}{2}}=\frac{5}{1}$，解得x=3.6，
故答案為：3.6；
（5）在酸性溶液中，Fe₂O₄^2-易轉化為Fe²⁺：Fe₂O₄^2-+2e^-+8H⁺═2Fe²⁺+4H₂O為還原反應，則應加入還原性物質，只有Cu₂O符合，反應的化學方程式為：Fe₂O₄^2-+Cu₂O+10H⁺=2Fe²⁺+2Cu²⁺+5H₂O，所以還原劑是Cu₂O，Fe₂O₄^2-是氧化劑，故答案為：Fe₂O₄^2-；Cu₂O．

點評 本題綜合考查氧化還原反應知識等，側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．