Question

15．新型纳米材料氧缺位铁酸盐MFe₂O_x（3＜x＜4，M=Mn、Zn、Ni，且均为+2价，下同）是由铁酸盐MFe₂O₄经过高温与H₂反应制得．常温下，它能使工业废气中的酸性氧化物（SO₂、NO₂等）转化为其单质除去，转化流程如图：
（1）将纳米材料氧缺位铁酸盐分散在蒸馏水中，所形成的分散系属于胶体．
（2）MFe₂O₄中Fe元素的化合价为+3．
（3）MFe₂O₄在于H₂反应中表现了氧化性（填“氧化性”或“还原性”）
（4）在5molMFe₂O_x与1molSO₂恰好完全反应则MFe₂O_x中x的值为3.6．
（5）在酸性条件下，Fe₂O₄^2-容易转化为Fe²⁺，某反应体系中共存在下列6种粒子：Fe₂O₄^2-、Fe²⁺、H⁺、H₂O、Cu₂O、Cu²⁺，则该反应中的氧化剂是Fe₂O₄^2-，还原剂是Cu₂O．

Answer 1

分析 （1）纳米材料氧缺位铁酸盐微粒直径达到胶体微粒直径；
（2）M=Mn、Zn、Ni，且均为+2价，根据化合价规则确定元素的化合价；
（3）MFe₂O₄在与H₂的反应中，Fe元素的化合价降低；
（4）由示意图可知MFe₂O_x与SO₂反应，生成MFe₂O₄，SO₂被还原，应生成S，反应可表示为MFe₂O_x+SO₂→MFe₂O₄+S，根据电子守恒来计算回答；
（5）在酸性条件下，Fe₂O₄^2-容易转化为Fe²⁺，为还原反应，则应加入还原性物质，根据基本概念来回答．

解答 解：（1）纳米材料氧缺位铁酸盐微粒直径达到胶体微粒直径，分散在蒸馏水中，所形成的分散系属于胶体，故答案为：胶体；
（2）M=Mn、Zn、Ni，且均为+2价，氧元素的化合价是-2价，根据化合价规则，MFe₂O₄中Fe元素的化合价为+3价，故答案为：+3；
（3）MFe₂O₄在与H₂的反应中，Fe元素的化合价降低，则MFe₂O₄在与H₂的反应中表现了氧化性，故答案为：氧化性；
（4）由示意图可知MFe₂O_x与SO₂反应，生成MFe₂O₄，SO₂被还原，应生成S，反应可表示为：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，
故答案为：3.6；
（5）在酸性溶液中，Fe₂O₄^2-易转化为Fe²⁺：Fe₂O₄^2-+2e^-+8H⁺═2Fe²⁺+4H₂O为还原反应，则应加入还原性物质，只有Cu₂O符合，反应的化学方程式为：Fe₂O₄^2-+Cu₂O+10H⁺=2Fe²⁺+2Cu²⁺+5H₂O，所以还原剂是Cu₂O，Fe₂O₄^2-是氧化剂，故答案为：Fe₂O₄^2-；Cu₂O．

点评 本题综合考查氧化还原反应知识等，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，注意理解题目信息从元素化合价的角度解答该题，难度不大．