Question

暗紫色化合物A具有綠色、高電壓和高能量的特點，近年來引起了電化學界的高度重視。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。某興趣小組的同學對化合物A進行組成分析，確定A中僅含有O、K、Fe三種元素。取3.96g化合物A的粉末溶于水，滴加足量的稀硫酸，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    ；化合物A與H₂O反應的離子方程式為     。
（2）化合物A還可作為一種“綠色高效多功能”水處理劑。原因是     。
（3）化合物A的制備還可通過氧化法，試寫出在KOH存在條件下用次氯酸鉀氧化氫氧化鐵制備A的化學方程式       。
（4）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     

A．亞硫酸鈉

B．KOH

C．醋酸

D．Fe(NO3)3

（5）為研究溫度對化合物A水溶液穩定性的影響，請設計一個實驗方案     。

Answer 1

（1）K₂FeO₄      4FeO₄^2-+10H₂O=4Fe(OH)₃↓+3O₂↑+8OH^-     
（2）+6價的鐵具有強氧化性可以殺菌消毒，其還原產物Fe³⁺水解生成氫氧化鐵膠體凈水
（3）3KClO+4KOH+2Fe(OH)₃=2K₂FeO₄+3KCl+5H₂O     （4）B；
（5）取少量的樣品放入試管加水溶解，分成兩等份于兩試管中，分別放在冷水和熱水中，觀察生成紅褐色沉淀的快慢

解析試題分析：（1）根據題意可知：該化合物與水發生反應產生的紅褐色的沉淀為Fe(OH)₃，氣體為O₂，紅棕色粉末是 Fe₂O₃n(Fe₂O₃)="m/M=" 1.60g÷160g=" 0.01mol" , n(Fe) ="0.02mol.," 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是K₂SO₄，質量為10.44g。n(K₂SO₄)=1044g÷174g/mol=0.06mol,所以原固體中含有的K⁺的物質的量為0.06×2-0.08=0.04mol，m(O)=" 3.96g" -0.02mol×56g/mol- 0.04mol× 39g/mol= 1.28g,所以n(O)=1.28g÷16g/mol=0.08mol.因此在化合物A中個元素的個數比為K：Fe:O=0.04：0.02：0.08=2:1:4.故化學式為K₂FeO₄。它與水反應的化學方程式為：4K₂FeO₄+10H₂O=4Fe(OH)₃↓+3O₂↑+8KOH。 離子方程式為4FeO₄^2-+10H₂O=4Fe(OH)₃↓+3O₂↑+8OH^-。（2）K₂FeO₄還可作為一種“綠色高效多功能”水處理劑。原因是FeO₄^2-中的Fe元素的化合價為+6價，有強的氧化性，可以起到殺菌消毒的作用，其還原產物為Fe3+,水解產生氫氧化鐵膠體表面積大，吸附力強，能夠吸附水中的固體顆粒使之轉化為沉淀而達到凈化水的作用。（3）在KOH存在條件下用次氯酸鉀氧化氫氧化鐵制備A的化學方程式3KClO+4KOH+ 2Fe(OH)₃= 2K₂FeO₄+3KCl+5H₂O。（4）因為在水溶液在發生離子反應 4FeO₄^2-+10H₂O =4Fe(OH)₃↓+3O₂↑+8OH^-，所以要提高其穩定性，應該使溶液顯堿性。亞硫酸鈉 、KOH呈堿性，但考慮到亞硫酸鈉有還原性，K₂FeO₄有強氧化性，二者會發生氧化還原反應而不能共存，因此有可能提高化合物A水溶液穩定性的物質只能是KOH。（5）為研究溫度對化合物A水溶液穩定性的影響實驗方案是取少量的樣品放入試管加水溶解，分成兩等份于兩試管中，分別放在冷水和熱水中，觀察生成紅褐色沉淀的快慢。 
考點：考查K₂FeO₄的組成、結構、性質及用途的知識。