Question

6．四氧化三鐵（Fe₃O₄）磁性納米顆粒穩(wěn)定、容易生產且用途廣泛，是臨床診斷、生物技術和環(huán)境化學等多個領域潛在應用的有力工具．水熱法制備Fe₃O₄納米顆粒的反應是3Fe²+2S₂O₃^2-+O₂+xOH^-═Fe₃O₄↓+S₄O₆^2-+2H₂O．
請回答下列問題：
（1）水熱法制備Fe₃O₄納米顆粒的反應中，還原劑是Fe²⁺和S₂O₃^2-，S₂O₃^2-中S的化合價為+2．
（2）反應的化學方程式中x=4．
（3）每生成 1mol Fe₃O₄，反應轉移的電子為4mol，被Fe²⁺還原的O₂的物質的量為0.5mol．

Answer 1

分析 從電荷守恒的角度分析，可配平反應的離子方程式：3Fe²⁺+2S₂O₃^2-+O₂+4OH^-═Fe₃O₄+S₄O₆^2-+2H₂O，反應中3Fe²⁺→Fe₃O₄，當3molFe²⁺參加反應時，有2molFe²⁺化合價升高，反應中Fe和S元素的化合價升高，則Fe²⁺和S₂O₃^2-是還原劑，O元素的化合價降低，則O₂為氧化劑．

解答 解：（1）反應中Fe元素化合價部分升高為+3價，S元素化合價由+2價升高到+2.5價，則還原劑是Fe²⁺和S₂O₃^2-，根據化合價代數和為0，則S₂O₃^2-中S的化合價為+2，故答案為：Fe²⁺和S₂O₃^2-；+2；
（2）由電荷守恒可知，（+2）×3+（-2）×2+x×（-1）=-2，則x=4，故答案為：4；
（3）Fe、S元素的化合價升高，O元素的化合價降低，由反應可知，該反應轉移4e^-，所以每生成1mol Fe₃O₄，由O元素的化合價變化可知，轉移電子為1mol×2×[0-（-2）]=4mol，每生成1mol Fe₃O₄，消耗3molFe²⁺，其中有2molFe²⁺被氧化生成+3價，則被Fe²⁺還原的O₂的物質的量為$\frac{2}{2×（2-0）}$mol=0.5mol，
故答案為：4；0.5．

點評 本題考查氧化還原反應，為高頻考點，把握電荷守恒和反應中元素的化合價變化為解答的關鍵，側重學生分析能力和計算能力的考查，題目難度不大．