Question

向FeCl₂和FeCl₃混合溶液中加入适量KOH，高速搅拌下加入油脂，过滤后干燥得到一类特殊的磁流体材料，其化学式通式为KxFeO₂(其组成可理解为aK₂O·bFeO·cFe₂O₃)。请回答下列问题：

（1）若x的平均值为1．3，则磁流体中Fe²⁺和Fe³⁺的质量之比为            。

（2）若x为1．4，请写出该磁流体在稀硫酸条件下与足量的KI溶液反应的化学方程式：                                                                                       

将该反应设计为原电池，负极电极反应为                       ，当消耗1L 1．1mol/L KI溶液时,外电路通过电子数刚好为N_A个,则该电池的化学能转化为电能的转化效率为            。

（3）为测定该磁流体中Fe²⁺的含量,取化学式为K_1．5FeO₂的样品2g溶解在稀硫酸中并稀释到100ml,取出2mL加入10ml 0．005mol/L的KMnO₄(在酸性条件下KMnO₄被Fe²⁺还原为Mn²⁺),充分反应后再加入150ml 0．001mol/L的FeSO₄,溶液紫红色恰好完全褪色,则原样品中Fe²⁺的质量分数为            。溶解样品若选择稀硝酸测定结果            (填偏高,偏低,无影响)

Answer

（1）3:7 ；

（2）10K1．4FeO2+6KI+20H2SO4=10FeSO4+3I2+ 10K2SO4+20H2O ；2I—－2e-= I2   ；  90．9%；

（3）14%    偏低

【解析】

试题分析：（1）当= 1．3时，即KxFeO2为K1．3FeO2，其最简整数比的化学式为K13Fe10O20即K2O·3FeO·Fe2O3，则n(Fe2+): n(Fe3+)=3:7,故m(Fe2+): m(Fe3+)=3:7。

（2）当= 1．4时，即K1．4FeO2，当其在稀硫酸条件下与足量的KI溶液反应时，其反应实质是Fe3+和I-在酸性条件下发生氧化还原反应生成Fe2+和I2，K1．4FeO2的化学组成可看作7K2O·4FeO·3Fe2O3，故其化学反应方程式为：10K1．4FeO2+6KI+20H2SO4=10FeSO4+3I2+ 10K2SO4+20H2O；将该反应设计为原电池，则负极失电子发生氧化反应，故其电极反应式为：2I—－2e-= I2；由氧化还原反应可知，理论上每消耗1mol KI转移1mol电子即1NA个，而实际上消耗了1L 1．1mol/L KI溶液即消耗n(KI)= 1L×1．1mol/L=1．1mol，故该电池的化学能转化为电能的转化效率为1÷1．1×100%=90．9%。

（3）根据氧化还原反应得失电子守恒知，KMnO4～5Fe2+（KMnO4→Mn2+得到5e-，Fe2+→Fe3+失去e-），依题意得与磁流体反应的n(KMnO4) = 10×10-3L×0．005mol/L－×150×10-3L×0．001mol/L=0．02×10-3 mol，则取样(×2g K1．5FeO2)中与KMnO4反应的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，故原样品中Fe2+的质量分数为5．6×10-3 g÷0．04g×100%=14%；若溶解样品时选择稀硝酸(具强氧化性)则会导致部分Fe2+被氧化成Fe3+，致使最终测得的Fe2+的质量分数偏低。

考点：化合价，原电池原理，电子守恒计算。