Question

6．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反应的离子方程式为4FeO₄^2-+10H₂O=4Fe（OH）₃↓+3O₂↑+8OH^-．
（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，其反应的化学方程式为3KClO+4KOH+2Fe（OH）₃=2K₂FeO₄+3KCl+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D．
A．醋酸钠       B．醋酸       C．Fe（NO₃）₃       D．KOH
（4）请设计一个实验方案，研究温度对化合物A水溶液稳定性的影响高铁酸钾取少量的样品放入试管加水溶解，分成两等份于两试管中，一个放入热水中，一个放在冷水中，观察生成红褐色沉淀的快慢．

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n（Fe）=$\frac{1.60g}{160g/mol}$×2=0.02mol，不含结晶水的盐10.44g为硫酸钾，3.96g化合物A中含n（K）=$\frac{10.44g}{174g/mol}$×2-0.08mol=0.04mol，3.96g化合物A中含n（O）=$\frac{3.96g-0.02mol×56g/mol-0.04mol×39g/mol}{16g/mol}$=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：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n（Fe）=$\frac{1.60g}{160g/mol}$×2=0.02mol，不含结晶水的盐10.44g为硫酸钾，3.96g化合物A中含n（K）=$\frac{10.44g}{174g/mol}$×2-0.08mol=0.04mol，3.96g化合物A中含n（O）=$\frac{3.96g-0.02mol×56g/mol-0.04mol×39g/mol}{16g/mol}$=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↑，
（1）通过以上分析知，A的化学式为K₂FeO₄，A和水反应生成氢氧化铁、氧气和KOH，离子方程式为4FeO₄^2-+10H₂O=4Fe（OH）₃↓+3O₂↑+8OH^-，
故答案为：K₂FeO₄；
4FeO₄^2-+10H₂O=4Fe（OH）₃↓+3O₂↑+8OH^-；
（2）KClO具有强氧化性，能氧化氢氧化铁生成高铁酸钾，反应方程式为3KClO+4KOH+2Fe（OH）₃=2K₂FeO₄+3KCl+5H₂O，
故答案为：3KClO+4KOH+2Fe（OH）₃=2K₂FeO₄+3KCl+5H₂O；
（3）高铁酸钾属于强碱弱酸盐，高铁酸根离子能发生水解导致溶液呈碱性，加入碱性物质能抑制高铁酸钾水解但不能引进新的杂质，故选D；
（4）固定其他条件，改变温度，看析出沉淀的快慢，其实验方案为高铁酸钾取少量的样品放入试管加水溶解，分成两等份于两试管中，一个放入热水中，一个放在冷水中，观察生成红褐色沉淀的快慢，
故答案为：高铁酸钾取少量的样品放入试管加水溶解，分成两等份于两试管中，一个放入热水中，一个放在冷水中，观察生成红褐色沉淀的快慢．

点评 本题考查无机物推断，为高频考点，侧重考查学生分析推断及计算能力，正确判断A的化学式是解本题关键，知道常见无机物性质及特殊颜色，难点是（4）题实验设计，题目难度中等．