Question

5．某暗紫色化合物A在常温和干燥的条件下，可以稳定存在，但它在水溶液中不稳定，一段时间后转化为红褐色沉淀，同时产生一种气体单质．为探究其成分，某学习兴趣小组的同学取化合物A粉末进行试验．经组成分析，该粉末仅含有O、K、Fe三种元素．另取3.96g化合物A的粉末溶于水，滴加足量稀硫酸，向反应后的溶液中加入含有0.08mol KOH的溶液，恰好完全反应．过滤，将洗涤后的沉淀充分灼烧，得到红棕色固体粉末1.60g；将所得滤液在一定条件下蒸发可得到一种纯净的不含结晶水的盐10.44g．
（1）化合物A的化学式为K₂FeO₄；化合物A与H₂O反应的化学方程式为4KFeO₄+10H₂O=4Fe（OH）₃↓+3O₂↑+8KOH．
（2）化合物A可作为一种“绿色高效多功能”水处理剂，可由FeCl₃和KClO在强碱性条件下反应制得，其反应的离子方程式为2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^?+5H₂O 或2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^?+5H₂O．
（3）目前，人们针对化合物A的稳定性进行了大量的探索，并取得了一定的进展．下列物质中有可能提高化合物A水溶液稳定性的是AD．
A．醋酸钠          B．醋酸       C．Fe（NO₃）₃         D．KOH．

Answer 1

分析 A中仅含有O、K、Fe三种元素，在常温和干燥的条件下化合物A可以稳定的存在，但它在水溶液中不稳定，一段时间后转化为红褐色沉淀，同时产生一种气体单质，该红褐色沉淀为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，生成沉淀灼烧得到红棕色固体粉末1.60g为氧化铁，由铁元素守恒可知，3.96g化合物A含铁：$\frac{1.6g}{160g/mol}$×2=0.02mol，不含结晶水的盐10.44g为硫酸钾，3.96g化合物A中含钾：$\frac{10.44g}{1744g/mol}$×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，故钾、铁、氧的个数比为：0.04mol：0.02mol：0.08mol=2：1：4，故A的化学式为：K₂FeO₄；高铁酸钾与水反应生成氧气和Fe（OH）₃、氢氧化钾，反应方程式为4K₂FeO₄+10H₂O=4Fe（OH）₃+8KOH+3O₂↑，据此解答．

解答 解：中仅含有O、K、Fe三种元素，在常温和干燥的条件下化合物A可以稳定的存在，但它在水溶液中不稳定，一段时间后转化为红褐色沉淀，同时产生一种气体单质，该红褐色沉淀为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，生成沉淀灼烧得到红棕色固体粉末1.60g为氧化铁，由铁元素守恒可知，3.96g化合物A含铁：$\frac{1.6g}{160g/mol}$×2=0.02mol，不含结晶水的盐10.44g为硫酸钾，3.96g化合物A中含钾：$\frac{10.44g}{1744g/mol}$×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，故钾、铁、氧的个数比为：0.04mol：0.02mol：0.08mol=2：1：4，故A的化学式为：K₂FeO₄．
（1）由上述分析可知，A的化学式为：K₂FeO₄；高铁酸钾与水反应生成氧气和Fe（OH）₃、氢氧化钾，反应方程式为4K₂FeO₄+10H₂O=4Fe（OH）₃+8KOH+3O₂↑，
故答案为：K₂FeO₄；4KFeO₄+10H₂O=4Fe（OH）₃↓+3O₂↑+8KOH；
（2）化合物A可作为一种“绿色高效多功能”水处理剂，可由FeCl₃和KClO在强碱性条件下反应制得，其反应的离子方程式为：2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^?+5H₂O 或2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^?+5H₂O，
故答案为：2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^?+5H₂O 或2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^?+5H₂O；
（5）A．高铁酸钾在碱性条件下生成，而醋酸钠溶液呈碱性，故A正确；
B．高铁酸钾在水溶液中不稳定，与酸反应，故B错误；
C．铁离子与反应生成的KOH反应，使高铁酸钾在水溶液中更不稳定，故C错误；
D．高铁酸钾在碱性条件下生成，故D正确；
故答案为：AD．

点评 本题考查无机物推断，属于计算型推断，综合考查学生阅读题目获取信息的能力、计算能力、设计实验能力等，题目难度较大，需要学生具有扎实的基础知识与灵活运用知识解决问题的能力．