Question

9．氧化還原反應的應用
I、向KI和硫酸混合溶液中加入過氧化氫溶液，迅速反應并生成大量氣泡，溶液呈棕色，查閱資料知，反應過程如下：
①H₂O₂+2KI+H₂SO₄═I₂+K₂SO₄+2H₂O
②H₂O₂+I₂=2HIO             
③H₂O₂+2HIO=I₂+O₂↑+2H₂O
（1）用雙線橋法表示過程①電子轉移情況
①H₂O₂+2KI+H₂SO₄=I₂+K₂SO₄+2H₂O
（2）上述實驗過程②和③中，I₂起到了催化劑作用．
II、四氧化三鐵（Fe₃O₄）磁性納米顆粒穩(wěn)定、容易生產且用途廣泛，是臨床診斷、生物技術和環(huán)境化學等多個領域潛在應用的有力工具．水熱法制備Fe₃O₄納米顆粒的反應是：3Fe²⁺+2S₂O₃^2-+O₂+xOH^-═Fe₃O₄↓+S₄O₆^2-+2H₂O．請回答下列問題：
（1）水熱法制備Fe₃O₄納米顆粒的反應中，還原劑是Fe²⁺和S₂O₃^2-，S₂O₃^2-中的S的化合價為+2．
（2）每生成1mol Fe₃O₄，反應轉移的電子為4mol．

Answer 1

分析 I．（1）H₂O₂+2KI+H₂SO₄=I₂+K₂SO₄+2H₂O中O從-1價降低到-2價，I從-1價升高到0價，轉移電子數為2；
（2）反應過程中，I₂參與反應，最終又生成等量的I₂，加快過氧化氫的分解，I₂起催化劑作用；
II．從電荷守恒的角度分析，可配平反應的離子方程式：3Fe²⁺+2S₂O₃^2-+O₂+4OH^-═Fe₃O₄+S₄O₆^2-+2H₂O，反應中3Fe²⁺→Fe₃O₄，當3molFe²⁺參加反應時，有2molFe²⁺化合價升高，反應中Fe和S元素的化合價升高，則Fe²⁺和S₂O₃^2-是還原劑，O元素的化合價降低，則O₂為氧化劑．

解答 解：（1）H₂O₂+2KI+H₂SO₄=I₂+K₂SO₄+2H₂O中O從-1價降低到-2價，I從-1價升高到0價，轉移電子數為2，則用雙線橋法表示電子轉移為；
故答案為：；
（2）反應過程中，I₂參與反應，最終又生成等量的I₂，加快過氧化氫的分解，I₂起催化劑作用，
故答案為：催化劑；
II．（1）反應中Fe元素化合價部分升高為+3價，S元素化合價由+2價升高到+2.5價，則還原劑是Fe²⁺和S₂O₃^2-，根據化合價代數和為0，則S₂O₃^2-中S的化合價為+2，故答案為：Fe²⁺和S₂O₃^2-；+2；
（2）Fe、S元素的化合價升高，O元素的化合價降低，由反應可知，該反應轉移4e^-，所以每生成1mol Fe₃O₄，由O元素的化合價變化可知，轉移電子為1mol×2×[0-（-2）]=4mol；
故答案為：4．

點評 本題綜合考查氧化還原反應，側重于考查學生的數據分析能力和綜合運用化學知識的能力，題目難度中等，注意把握氧化性強弱的比較方法．