Question

14．新型納米材料氧缺位鐵酸鋅（ZnFe₂O_x，3＜x＜4，Zn的化合價(jià)為+2價(jià)，下同），工業(yè)上可由鐵酸鋅（ZnFe₂O₄）經(jīng)過高溫反應(yīng)得到．
（1）ZnFe₂O₄中Fe元素的化合價(jià)為+3．
（2）將納米材料氧缺位鐵酸鹽分散在蒸餾水中，形成的分散系和NaCl溶液的本質(zhì)區(qū)別是分散質(zhì)微粒直徑大小不同．
（3）ZnFe₂O₄經(jīng)過高溫反應(yīng)得到ZnFe₂O_x的反應(yīng)屬于氧化還原（填“氧化還原”或“非氧化還原”）反應(yīng)．（4）酸性條件下，F(xiàn)e₂O₄^2-容易轉(zhuǎn)化為Fe²⁺，該反應(yīng)體系中的粒子有：Fe₂O₄^2-、Fe²⁺、H⁺、H₂O、Cu₂O、Cu²⁺，該反應(yīng)的離子方程式為Fe₂O₄^2-+Cu₂O+10H⁺═2Fe²⁺+2Cu²⁺+5H₂O，該反應(yīng)中的氧化產(chǎn)物是Cu²⁺．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)化合價(jià)代數(shù)和為0計(jì)算判斷；
（2）三大分散系的本質(zhì)區(qū)別是分散質(zhì)微粒直徑大小不同；
（3）依據(jù)鐵酸鹽MFe₂O₄經(jīng)過高溫反應(yīng)得到MFe₂O_x，3＜x＜4，M=Mn、Zn、Ni，且均為+2價(jià)，說明鐵元素的化合價(jià)發(fā)生變化分析判斷；依據(jù)氧化還原反應(yīng)的特征是元素化合價(jià)有升高的，有降低的，化合價(jià)升高元素所在的反應(yīng)物是還原劑，對(duì)應(yīng)產(chǎn)物是氧化產(chǎn)物．

解答 解：（1）依據(jù)化合物MFe₂O₄中元素化合價(jià)代數(shù)和為0，即M的化合價(jià)為+2價(jià)，氧元素為-2價(jià)，鐵元素的化合價(jià)為x，則+2+2x+（-2×4）=0，x=+3，故答案為：+3；
（2）將納米材料氧缺位鐵酸鹽分散在蒸餾水中，形成的分散系屬于膠體分散系，膠體和NaCl溶液的本質(zhì)區(qū)別是分散質(zhì)微粒直徑大小不同，故答案為：分散質(zhì)微粒直徑大小不同；
（3）鐵酸鹽MFe₂O₄經(jīng)過高溫反應(yīng)得到MFe₂O_x的，根據(jù)題干中的信息，3＜x＜4，M=Mn、Zn、Ni，且均為+2價(jià)，可知變化過程中鐵元素化合價(jià)發(fā)生了變化，是氧化還原反應(yīng)；
在酸性條件下，F(xiàn)e₂O₄^2-容易轉(zhuǎn)化為Fe²⁺，鐵元素的化合價(jià)從+3價(jià)變化為+2價(jià)，化合價(jià)降低做氧化劑，反應(yīng)體系中共存在下列6種粒子：Fe₂O₄^2-、Fe²⁺、H⁺、H₂O、Cu₂O、Cu²⁺，能做還原劑的物質(zhì)中元素化合價(jià)升高，才能符合氧化還原反應(yīng)的特征元素化合價(jià)有升有降，所以Cu₂O變化為Cu²⁺，符合化合價(jià)升高的變化，故氧化劑為Fe₂O₄^2-，F(xiàn)e元素的化合價(jià)要降低為亞鐵離子，根據(jù)電子守恒和元素守恒，該反應(yīng)的離子方程式為Fe₂O₄^2-+Cu₂O+10H⁺═2Fe²⁺+2Cu²⁺+5H₂O，化合價(jià)升高Cu元素所在的反應(yīng)物Cu₂O是還原劑，對(duì)應(yīng)產(chǎn)物Cu²⁺是氧化產(chǎn)物，
故答案為：5H₂O、Cu²⁺．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了納米材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分散系的本質(zhì)特征，化合物中元素化合價(jià)的計(jì)算，氧化還原反應(yīng)特征的應(yīng)用，關(guān)鍵是信息的綜合應(yīng)用．