Question

【題目】化合物X由三種元素組成，為探究其組成的性質，設計并完成如下實驗：

提示：化合物E的焰色反應為紫色（透過藍色鈷玻璃）

請回答：

（1）X的化學式是________________。強堿Y的電子式為________________。

（2）在常溫和干燥的條件下，化合物X可以穩定存在，但它在水溶液中不穩定，一段時間后轉化為紅褐色沉淀和一種氣體單質。

①化合物X與水反應的離子方程式為________________。

②人們針對化合物X的穩定性進行了大量的研究，并取得了一定的進展。下列物質可以提高化合物X在水溶液中穩定性的是________________。

A KHSO4 B K2CO3 C CH3COOK D K2SO3

③為研究溫度對化合物X水溶液穩定性的影響，請設計一個實驗方案：________________________________________________。

（3）化合物X有多種制備方法其中一種方法是在強堿Y條件下用次氯酸鉀與紅褐色沉淀B反應，其化學方程式為________________。

Answer 1

【答案】K2FeO4 4 FeO42-+10H2O=4Fe(OH)3↓+3O2↑+8OH- BC 取少量等質量化合物分別置于兩個試管中并加等量的水溶解，然后將一支試管置于冷水中，另一支試管置于熱水中，觀察沉淀產生的快慢。 3KClO+4KOH+2 Fe(OH)3=2 K2FeO4+3KCl+5H2O

【解析】

根據題意可知：化合物E的焰色反應為紫色（透過藍色鈷玻璃），則說明該化合物E中含K元素，根據逆向思維，化合物X與水、硫酸反應得到的溶液A中加入強堿發生反應產生的紅褐色的沉淀為Fe(OH)3，則證明X中含鐵元素，3.20g紅棕色固體D為Fe2O3，則n(Fe2O3)= ==0.02mol，則n(Fe) =0.04mol；濾液在一定條件下蒸發可得到一種純凈的不含結晶水的鹽是K2SO4，質量為20.88 g。n(K2SO4)==0.12mol，所以原固體中含有的K+的物質的量為0.12mol×2-0.16mol=0.08mol，因此可推出固體X中還含有K元素，另外一種元素應為氧元素，其質量m(O)= 7.92g -0.04mol×56g/mol- 0.08mol× 39g/mol= 2.56g，所以n(O)= =0.16mol，因此在化合物A中各元素原子的個數比為K：Fe:O=0.08：0.04：0.16=2:1:4，故化學式為K2FeO4，據此分析作答。

根據上述分析可知，

（1）X含三種元素分別為K、Fe和O，其原子個數比為2:1:4，故化學式為K2FeO4；強堿Y為氫氧化鉀，由鉀離子與氫氧根離子構成，其電子式為：，故答案為：K2FeO4；；

（2）在常溫和干燥的條件下，化合物X可以穩定存在，但它在水溶液中不穩定，一段時間后轉化為紅褐色沉淀為氫氧化鐵，結合氧化還原反應的規律易知，產生的氣體單質應為氧氣，則

①高鐵酸鉀與水反應的離子方程式為：4FeO42-+10H2O=4Fe(OH)3↓+3O2↑+8OH-；

②根據上述反應可知，要提高其穩定性，應該使溶液顯堿性，則

A. KHSO4在水中電離出氫離子，使溶液顯酸性，不利于其穩定性；

B. K2CO3水解顯堿性，符合題意；

C. CH3COOK水解顯堿性，符合題意；

D. K2SO3雖水解顯堿性，但具有還原性，會與K2FeO4發生氧化還原反應而不共存，不利于其穩定性；

答案選BC；

③固定其他條件，改變溫度，看析出沉淀的快慢，則設計實驗為取少量等質量化合物分別置于兩個試管中并加等量的水溶解，然后將一支試管置于冷水中，另一支試管置于熱水中，觀察沉淀產生的快慢；

（3）在KOH存在條件下用次氯酸鉀氧化氫氧化鐵制備高鐵酸鉀的化學方程式3KClO+4KOH+ 2Fe(OH)3= 2K2FeO4+3KCl+5H2O。