Question

12．已知Fe₃O₄可表示为（FeO•Fe₂O₃），水热法制备Fe₃O₄纳米颗粒的总反应的离子方程式为3Fe²⁺+2S₂O₃^2-+O₂+4OH^-═Fe₃O₄+S₄O₆^2-+2H₂O，下列说法正确的是（　　）

• A． O₂和S₂O₃^2-是氧化剂，Fe²⁺是还原剂
• B． 每生成1 mol Fe₃O₄，转移2 mol电子
• C． 若有2 mol Fe²⁺被氧化，则被Fe²⁺还原的O₂为0.5 mol
• D． 参加反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比为1：5

Answer 1

分析 A．所含元素化合价降低得到反应物是氧化剂，所含元素化合价升高的反应物是还原剂．结合方程式中元素化合价变化判断．
B．反应中只有氧气中氧元素的化合价降低，由0价升高为-2价，据此计算转移电子物质的量．
C．所含元素化合价降低得到反应物是氧化剂，所含元素化合价升高的反应物是还原剂．结合方程式计算判断．
D．根据部分电子转移守恒计算．

解答 解：在3Fe²⁺+2S₂O₃^2-+O₂+4OH^-=Fe₃O₄+S₄O₆^2-+2H₂O中，化合物中铁元素、硫元素用平均化合价，铁元素的化合价变化：+2→+$\frac{8}{3}$，硫元素的化合价变化为：+2→+$\frac{5}{2}$，氧元素的化合价变化：0→-2，所以氧化剂是O₂，还原剂是Fe²⁺、S₂O₃^2-，
A．由上述分析可知，还原剂是Fe²⁺、S₂O₃^2-，氧化剂是O₂，故A错误；
B．由方程式可知，每生成1molFe₃O₄，参加反应的氧气为1mol，转移电子数为1mol×4=4mol，故B错误；
C．2molFe²⁺被氧化时，失去电子2mol，则被Fe²⁺还原的O₂的物质的量为：$\frac{2mol}{4}$=0.5mol，故C正确；
D．由上述分析可知，氧化剂是O₂，还原剂是Fe²⁺、S₂O₃^2-，3molFe²⁺参加反应时只有2mol被氧化，参加反应的氧化剂与还原剂的物质的最之比为1：（2+2）=1：4，故D错误；
故选C．

点评 本题考查氧化还原反应的基本概念与计算，题目难度中等，Fe₃O₄是复杂的化合物，铁元素既有+2价也有+3价，把Fe₃O₄中铁元素的化合价用平均化合价处理，S₂O₃^2-的硫元素的化合价用平均化合价处理是解本题的关键．