Question

【題目】高鐵酸鉀(K2FeO4)是一種綠色氧化劑，具有高效的殺菌消毒作用，常用于飲水處理，在許多領域展現出廣闊的應用前景。制備高鐵酸鉀有下列兩種方法：

方法一：Fe2O3 + KNO3 + KOH===== K2FeO4 + KNO2 + H2O （未配平）

方法二：2Fe(OH)3＋3KClO＋4KOH＝2K2FeO4＋3KCl+ 5H2O

（1）配平方法一的化學方程式___，再用雙線橋標明電子轉移的方向和數目___：

___Fe2O3 +___KNO3 +___KOH == ___ K2FeO4 +___ KNO2 +___ H2O

（2）方法二中的還原產物為_________ （寫化學式），將方法二的化學方程式改寫為離子方程式 ________ ，根據反應方程式，氧化性：KClO ________ K2FeO4（填“>”、“<”或“=”）；

（3）利用方法二制備K2FeO4，若有0.5mol K2FeO4生成，轉移的電子數為___________ ；

（4）在酸性溶液中，某反應的反應物和生成物有KBiO3、K2SO4、H2SO4、MnSO4、H2O、Bi2(SO4)3 和一種未知物質M。

①已知MnSO4在反應中失去電子,則該反應的氧化劑是________；

②已知該反應中被氧化的元素與被還原的元素的物質的量之比為2:5，則M的化學式為______；

③寫出該反應的離子反應方程式________；

④某同學向上述反應后的溶液中逐滴加入FeSO4溶液，測得溶液中M的物質的量與FeSO4的物質的量之間的關系如圖所示。已知氧化性：Fe3+>Bi3+，且a點時溶液中含Fe3+、Mn2+,則原反應體系中，起始加入的KBiO3的物質的量為____________。

Answer 1

【答案】Fe2O3+3KNO3+4KOH═2K2FeO4+3KNO2+2H2O KCl 2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－＝2FeO42－＋3Cl－+ 5H2O > 1.5NA KBiO3 KMnO4 2Mn2＋＋5BiO3－＋14H＋=2MnO4－＋5Bi3＋＋7H2O 1.9mol

【解析】

（1）Fe2O3、KNO3、KOH混合加熱共熔生成紫紅色K2FeO4和KNO2等產物，據此寫出方程式，并根據氧化還原反應規律標出電子轉移情況；

（2）根據2Fe(OH)3＋3KClO＋4KOH＝2K2FeO4＋3KCl+ 5H2O反應，結合氧化還原反應相關概念進行分析，且氧化性：氧化劑>氧化產物；

（3）利用方法二制備K2FeO4，每生成1molK2FeO4，轉移3mol電子，據此規律進行計算；

（4）在酸性溶液中，某反應的反應物和生成物有KBiO3、K2SO4、H2SO4、MnSO4、H2O、Bi2(SO4)3 和一種未知物質M。

①已知MnSO4在反應做還原劑，KBiO3在反應中做氧化劑；

②根據化合價升降總數相等規律進行分析；

③根據離子反應規律進行書寫；

④某同學向上述反應后的溶液中逐滴加入FeSO4溶液，測得溶液中M的物質的量與FeSO4的物質的量之間的關系如圖所示。已知氧化性：Fe3+>Bi3+，Bi3+無法氧化Fe2+，且a點時溶液中含Fe3+、Mn2+，由圖，開始時硫酸亞鐵被KBiO3氧化，然后被KMnO4氧化，2Fe2＋＋BiO3－＋6H＋=2Fe3＋＋Bi3＋＋3H2O,5Fe2＋＋MnO4－＋8H＋=5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O；據以上分析進行解答。

（1）Fe2O3、KNO3、KOH混合加熱共熔生成紫紅色K2FeO4和KNO2等產物，根據原子守恒，得到方程式為：Fe2O3+3KNO3+4KOH═2K2FeO4+3KNO2+2H2O；用雙線橋標明電子轉移的方向和數目：

（2）2Fe(OH)3＋3KClO＋4KOH＝2K2FeO4＋3KCl+ 5H2O 還原劑是Fe(OH)3，還原產物是KCl，氧化劑是KClO ，氧化產物是K2FeO4；方法二的化學方程式改寫為離子方程式 2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－＝2FeO42－＋3Cl－+ 5H2O；根據反應方程式，氧化性：氧化劑>氧化產物，KClO>K2FeO4；

（3）利用方法二制備K2FeO4，每生成1molK2FeO4，轉移3mol電子，若有0.5mol K2FeO4生成，轉移的電子數為1.5NA；

（4）在酸性溶液中，某反應的反應物和生成物有KBiO3、K2SO4、H2SO4、MnSO4、H2O、Bi2(SO4)3 和一種未知物質M。

①已知MnSO4在反應中失去電子，KBiO3中Bi的化合價由+5降為+3價生成Bi2(SO4)3 ，則該反應的氧化劑是KBiO3；

②已知該反應中被氧化的元素與被還原的元素的物質的量之比為2:5，KBiO3中Bi的化合價由+5降為+3價生成Bi2(SO4)3 ，降（5-3）×5價，Mn從+2價升5價，變為+7價，則M的化學式為KMnO4；

③該反應的離子反應方程式2Mn2＋＋5BiO3－＋14H＋=2MnO4－＋5Bi3＋＋7H2O；

④某同學向上述反應后的溶液中逐滴加入FeSO4溶液，測得溶液中M的物質的量與FeSO4的物質的量之間的關系如圖所示。已知氧化性：Fe3+>Bi3+，Bi3+無法氧化Fe2+，且a點時溶液中含Fe3+、Mn2+，由圖，開始時硫酸亞鐵被KBiO3氧化，然后被KMnO4氧化，2Fe2＋＋BiO3－＋6H＋=2Fe3＋＋Bi3＋＋3H2O,5Fe2＋＋MnO4－＋8H＋=5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O；利用電荷守恒知：開始的物質是KBiO3、FeSO4、MnSO4，最后變為Bi3＋、Mn2＋、Fe3＋，2n(KBiO3)=n(Fe2＋)=3.8mol,n(KBiO3)=1.9mol,則原反應體系中，起始加入的KBiO3的物質的量為1.9mol。