Question

13．暗紫色化合物A可作為電極材料的新型超鐵電磁，因具有綠色、高電壓和高能量的特點(diǎn)，近年來引起了電化學(xué)界的高度重視．在常溫和干燥的條件下，化合物A可以穩(wěn)定的存在，但它在水溶液中不穩(wěn)定，一段時(shí)間后轉(zhuǎn)化為紅褐色沉淀．
   為探究其成分，某學(xué)習(xí)興趣小組的同學(xué)取化合物A粉末進(jìn)行試驗(yàn)．經(jīng)組成分析，該粉末僅含有O、K、Fe三種元素．另取3.96g化合物A的粉末溶于水，滴加足量的稀硫酸，向反應(yīng)后的溶液中加入含有0.08mol KOH的溶液，恰好完全反應(yīng)．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(fā)可得到一種純凈的不含結(jié)晶水的鹽10.44g．
（1）3.96g化合物A中含有Fe元素的物質(zhì)的量為0.02mol，含有鉀元素的物質(zhì)的量為0.04mol．化合物A的化學(xué)式為K₂FeO₄；
（2）化合物A與H₂O反應(yīng)的離子方程式為4FeO₄^2-+10H₂O=4Fe（OH）₃↓+3O₂↑+8OH^-．
（3）為研究溫度對(duì)化合物A水溶液穩(wěn)定性的影響，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案將適量K₂FeO₄固體溶解水并等分為兩份，置于不同溫度的恒溫水浴中，底部各放一張畫有“+”字的白紙，觀察記錄看不到“+”字所需時(shí)間．

Answer 1

分析 （1）紅棕色固體粉末1.60g是，物質(zhì)的量是1.60g÷160g/mol=0.01mol，則根據(jù)鐵元素守恒可知3.96 g化合物A中含有Fe元素的物質(zhì)的量為0.02mol．將所得濾液在一定條件下蒸發(fā)可得到一種純凈的不含結(jié)晶水的鹽10.44g，該物質(zhì)是硫酸鉀，物質(zhì)的量是10.44g÷174g/mol=0.06mol，則鉀離子的物質(zhì)的量是0.12mol，其中有0.08mol是氫氧化鉀中的鉀離子，因此3.96 g化合物A中含有鉀元素的物質(zhì)的量為0.04mol．則根據(jù)質(zhì)量守恒可知氧元素的物質(zhì)的量是$\frac{3.96g---0.02mol×56g/mol-0.04mol×39g/mol}{16g/mol}=0.08mol$，則K、Fe、O三種元素的個(gè)數(shù)之比是2：1：4，所以化合物A的化學(xué)式為K₂FeO₄．
（2）A在水溶液中不穩(wěn)定，一段時(shí)間后轉(zhuǎn)化為紅褐色沉淀，這說明反應(yīng)中有氫氧化鐵生成；
（3）由于高鐵酸鉀溶于水能分解生成氫氧化鐵紅褐色測(cè)定，因此探究溫度對(duì)化合物A水溶液穩(wěn)定性的影響實(shí)驗(yàn)方案可設(shè)計(jì)為將適量K₂FeO₄固體溶解水并等分為兩份，然后做對(duì)比實(shí)驗(yàn)．

解答 解：（1）紅棕色固體粉末1.60g是，物質(zhì)的量是1.60g÷160g/mol=0.01mol，則根據(jù)鐵元素守恒可知3.96 g化合物A中含有Fe元素的物質(zhì)的量為0.02mol．將所得濾液在一定條件下蒸發(fā)可得到一種純凈的不含結(jié)晶水的鹽10.44g，該物質(zhì)是硫酸鉀，物質(zhì)的量是10.44g÷174g/mol=0.06mol，則鉀離子的物質(zhì)的量是0.12mol，其中有0.08mol是氫氧化鉀中的鉀離子，因此3.96 g化合物A中含有鉀元素的物質(zhì)的量為0.04mol．則根據(jù)質(zhì)量守恒可知氧元素的物質(zhì)的量是$\frac{3.96g---0.02mol×56g/mol-0.04mol×39g/mol}{16g/mol}=0.08mol$，則K、Fe、O三種元素的個(gè)數(shù)之比是2：1：4，所以化合物A的化學(xué)式為K₂FeO₄．
根據(jù)以上分析，3.96g化合物A中含有Fe元素的物質(zhì)的量為0.02mol，含有鉀元素的物質(zhì)的量為0.04mol．化合物A的化學(xué)式為K₂FeO₄；
故答案為：0.02；0.04；K₂FeO₄；
（2）由上述分析可知，A的化學(xué)式為：K₂FeO₄，高鐵酸鉀與水反應(yīng)生成氧氣和Fe（OH）₃、氫氧化鉀，反應(yīng)方程式為4K₂FeO₄+10H₂O=4Fe（OH）₃+8KOH+3O₂↑，離子方程式為4FeO₄^2-+10H₂O=4Fe（OH）₃↓+3O₂↑+8OH^-，
故答案為：4FeO₄^2-+10H₂O=4Fe（OH）₃↓+3O₂↑+8OH^-；
（3）其方法為：將適量K₂FeO₄固體溶解水并等分為兩份，置于不同溫度的恒溫水浴中，底部各放一張畫有“+”字的白紙，觀察記錄看不到“+”字所需時(shí)間，
故答案為：將適量K₂FeO₄固體溶解水并等分為兩份，置于不同溫度的恒溫水浴中，底部各放一張畫有“+”字的白紙，觀察記錄看不到“+”字所需時(shí)間．

點(diǎn)評(píng) 本題考查無機(jī)物推斷，屬于計(jì)算型推斷，綜合考查學(xué)生閱讀題目獲取信息的能力、計(jì)算能力、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ�，需要學(xué)生具有扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)與靈活運(yùn)用知識(shí)解決問題的能力，題目難度中等．