Question

高铁酸钾(K₂FeO₄)是一种绿色氧化剂，具有高效的杀菌消毒作用，常用于饮水处理，在许多领域展现出广阔的应用前景。制备高铁酸钾有下列两种方法：

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

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

（1）配平方法一的化学方程式___，再用双线桥标明电子转移的方向和数目___：

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

（2）方法二中的还原产物为_________ （写化学式），将方法二的化学方程式改写为离子方程式 ________ ，根据反应方程式，氧化性：KClO ________ K₂FeO₄（填“>”、“<”或“=”）；

（3）利用方法二制备K₂FeO₄，若有0.5mol K₂FeO₄生成，转移的电子数为___________ ；

（4）在酸性溶液中，某反应的反应物和生成物有KBiO₃、K₂SO₄、H₂SO₄、MnSO₄、H₂O、Bi₂(SO₄)₃ 和一种未知物质M。

①已知MnSO₄在反应中失去电子,则该反应的氧化剂是________；

②已知该反应中被氧化的元素与被还原的元素的物质的量之比为2:5，则M的化学式为______；

③写出该反应的离子反应方程式________；

④某同学向上述反应后的溶液中逐滴加入FeSO₄溶液，测得溶液中M的物质的量与FeSO₄的物质的量之间的关系如图所示。已知氧化性：Fe³⁺>Bi³⁺，且a点时溶液中含Fe³⁺、Mn²⁺,则原反应体系中，起始加入的KBiO₃的物质的量为____________。

Answer

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混合加热共熔生成紫红色K2FeO4和KNO2等产物，据此写出方程式，并根据氧化还原反应规律标出电子转移情况；

（2）根据2Fe(OH)3＋3KClO＋4KOH＝2K2FeO4＋3KCl+ 5H2O反应，结合氧化还原反应相关概念进行分析，且氧化性：氧化剂>氧化产物；

（3）利用方法二制备K2FeO4，每生成1molK2FeO4，转移3mol电子，据此规律进行计算；

（4）在酸性溶液中，某反应的反应物和生成物有KBiO3、K2SO4、H2SO4、MnSO4、H2O、Bi2(SO4)3 和一种未知物质M。

①已知MnSO4在反应做还原剂，KBiO3在反应中做氧化剂；

②根据化合价升降总数相等规律进行分析；

③根据离子反应规律进行书写；

④某同学向上述反应后的溶液中逐滴加入FeSO4溶液，测得溶液中M的物质的量与FeSO4的物质的量之间的关系如图所示。已知氧化性：Fe3+>Bi3+，Bi3+无法氧化Fe2+，且a点时溶液中含Fe3+、Mn2+，由图，开始时硫酸亚铁被KBiO3氧化，然后被KMnO4氧化，2Fe2＋＋BiO3－＋6H＋=2Fe3＋＋Bi3＋＋3H2O,5Fe2＋＋MnO4－＋8H＋=5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O；据以上分析进行解答。

（1）Fe2O3、KNO3、KOH混合加热共熔生成紫红色K2FeO4和KNO2等产物，根据原子守恒，得到方程式为：Fe2O3+3KNO3+4KOH═2K2FeO4+3KNO2+2H2O；用双线桥标明电子转移的方向和数目：

（2）2Fe(OH)3＋3KClO＋4KOH＝2K2FeO4＋3KCl+ 5H2O 还原剂是Fe(OH)3，还原产物是KCl，氧化剂是KClO ，氧化产物是K2FeO4；方法二的化学方程式改写为离子方程式 2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－＝2FeO42－＋3Cl－+ 5H2O；根据反应方程式，氧化性：氧化剂>氧化产物，KClO>K2FeO4；

（3）利用方法二制备K2FeO4，每生成1molK2FeO4，转移3mol电子，若有0.5mol K2FeO4生成，转移的电子数为1.5NA；

（4）在酸性溶液中，某反应的反应物和生成物有KBiO3、K2SO4、H2SO4、MnSO4、H2O、Bi2(SO4)3 和一种未知物质M。

①已知MnSO4在反应中失去电子，KBiO3中Bi的化合价由+5降为+3价生成Bi2(SO4)3 ，则该反应的氧化剂是KBiO3；

②已知该反应中被氧化的元素与被还原的元素的物质的量之比为2:5，KBiO3中Bi的化合价由+5降为+3价生成Bi2(SO4)3 ，降（5-3）×5价，Mn从+2价升5价，变为+7价，则M的化学式为KMnO4；

③该反应的离子反应方程式2Mn2＋＋5BiO3－＋14H＋=2MnO4－＋5Bi3＋＋7H2O；

④某同学向上述反应后的溶液中逐滴加入FeSO4溶液，测得溶液中M的物质的量与FeSO4的物质的量之间的关系如图所示。已知氧化性：Fe3+>Bi3+，Bi3+无法氧化Fe2+，且a点时溶液中含Fe3+、Mn2+，由图，开始时硫酸亚铁被KBiO3氧化，然后被KMnO4氧化，2Fe2＋＋BiO3－＋6H＋=2Fe3＋＋Bi3＋＋3H2O,5Fe2＋＋MnO4－＋8H＋=5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O；利用电荷守恒知：开始的物质是KBiO3、FeSO4、MnSO4，最后变为Bi3＋、Mn2＋、Fe3＋，2n(KBiO3)=n(Fe2＋)=3.8mol,n(KBiO3)=1.9mol,则原反应体系中，起始加入的KBiO3的物质的量为1.9mol。