Question

向FeCl₂和FeCl₃混合溶液中加入適量KOH，高速攪拌下加入油脂，過(guò)濾后干燥得到一類(lèi)特殊的磁流體材料，其化學(xué)式通式為KxFeO₂(其組成可理解為aK₂O·bFeO·cFe₂O₃)。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）若x的平均值為1．3，則磁流體中Fe²⁺和Fe³⁺的質(zhì)量之比為           。
（2）若x為1．4，請(qǐng)寫(xiě)出該磁流體在稀硫酸條件下與足量的KI溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式：                                                                                      
將該反應(yīng)設(shè)計(jì)為原電池，負(fù)極電極反應(yīng)為                      ，當(dāng)消耗1L 1．1mol/L KI溶液時(shí),外電路通過(guò)電子數(shù)剛好為N_A個(gè),則該電池的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的轉(zhuǎn)化效率為           。
（3）為測(cè)定該磁流體中Fe²⁺的含量,取化學(xué)式為K_1．5FeO₂的樣品2g溶解在稀硫酸中并稀釋到100ml,取出2mL加入10ml 0．005mol/L的KMnO₄(在酸性條件下KMnO₄被Fe²⁺還原為Mn²⁺),充分反應(yīng)后再加入150ml 0．001mol/L的FeSO₄,溶液紫紅色恰好完全褪色,則原樣品中Fe²⁺的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為           。溶解樣品若選擇稀硝酸測(cè)定結(jié)果           (填偏高,偏低,無(wú)影響)

Answer 1

（1）3:7 ；
（2）10K_1．4FeO₂+6KI+20H₂SO₄=10FeSO₄+3I₂+ 10K₂SO₄+20H₂O ；2I^—－2e-= I₂  ； 90．9%；
（3）14%   偏低

試題分析：（1）當(dāng)= 1．3時(shí)，即KxFeO₂為K_1．3FeO₂，其最簡(jiǎn)整數(shù)比的化學(xué)式為K₁₃Fe₁₀O₂₀即K₂O·3FeO·Fe₂O₃，則n(Fe²⁺): n(Fe³⁺)=3:7,故m(Fe²⁺): m(Fe³⁺)=3:7。
（2）當(dāng)= 1．4時(shí)，即K_1．4FeO₂，當(dāng)其在稀硫酸條件下與足量的KI溶液反應(yīng)時(shí)，其反應(yīng)實(shí)質(zhì)是Fe³⁺和I^-在酸性條件下發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Fe²⁺和I₂，K_1．4FeO₂的化學(xué)組成可看作7K₂O·4FeO·3Fe₂O₃，故其化學(xué)反應(yīng)方程式為：10K_1．4FeO₂+6KI+20H₂SO₄=10FeSO₄+3I₂+ 10K₂SO₄+20H₂O；將該反應(yīng)設(shè)計(jì)為原電池，則負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，故其電極反應(yīng)式為：2I^—－2e-= I₂；由氧化還原反應(yīng)可知，理論上每消耗1mol KI轉(zhuǎn)移1mol電子即1N_A個(gè)，而實(shí)際上消耗了1L 1．1mol/L KI溶液即消耗n(KI)= 1L×1．1mol/L=1．1mol，故該電池的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的轉(zhuǎn)化效率為1÷1．1×100%=90．9%。
（3）根據(jù)氧化還原反應(yīng)得失電子守恒知，KMnO₄～5Fe²⁺（KMnO₄→Mn²⁺得到5e-，F(xiàn)e²⁺→Fe³⁺失去e-），依題意得與磁流體反應(yīng)的n(KMnO₄) = 10×10^-3L×0．005mol/L－×150×10^-3L×0．001mol/L=0．02×10^-3 mol，則取樣(×2g K_1．5FeO₂)中與KMnO₄反應(yīng)的n(Fe²⁺)=5×0．02×10^-3 mol=0．1×10^-3 mol，即m(Fe²⁺)=56g/mol×0．1×10^-3 mol=5．6×10^-3 g，故原樣品中Fe²⁺的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5．6×10^-3 g÷0．04g×100%=14%；若溶解樣品時(shí)選擇稀硝酸(具強(qiáng)氧化性)則會(huì)導(dǎo)致部分Fe²⁺被氧化成Fe³⁺，致使最終測(cè)得的Fe²⁺的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏低。