Question

4．鐵及其化合物是中學(xué)化學(xué)學(xué)習(xí)和研究的重要內(nèi)容．
（1 ）如圖是鐵的原子結(jié)構(gòu)示意圖．下列說法不正確的是D
A．鐵元素屬于金屬元素
B．鐵原子的質(zhì)子數(shù)為26
C．鐵在化學(xué)反應(yīng)中易失去電子
D．鐵是地殼中含量最高的金屬元素
（2）活性鐵粉常用作脫氧保鮮劑，原理是鐵和氧氣、水反應(yīng)生成氫氧化鐵，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為4Fe+3O₂+6H₂O=4Fe（OH）₃；單質(zhì)鐵可以和硫酸鐵溶液反應(yīng)生成硫酸亞鐵，化學(xué)反應(yīng)方程式為Fe+Fe₂ （SO₄）₃=3FeSO₄．
（3）在實驗中，進(jìn)行鐵絲在氧氣中燃燒的實驗時，瓶底放少量的水或砂子目的是防止生成的高溫的熔融物炸裂集氣瓶；
在生活中為防止家中的菜刀生銹，可采取的方法是保持菜刀的干燥和潔凈．
（4）生物浸出技術(shù)在金屬冶煉中應(yīng)用廣泛．嗜熱細(xì)菌在酸性水溶液及氧氣存在下，能氧化黃銅礦（主要成分CuFeS₂）產(chǎn)生硫酸鹽，進(jìn)而生產(chǎn)銅和綠礬（硫酸亞鐵晶 體），主要流程如下：

①若反應(yīng)I的另一種產(chǎn)物最終也可制得綠礬，則試劑b為鐵粉；若反應(yīng)Ⅱ為中和反應(yīng)，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式2Fe（OH）₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O．
②現(xiàn)有100噸雜質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%的黃銅礦（雜質(zhì)不參與反應(yīng)且不溶于水），經(jīng)上述流程制得硫酸鐵溶液，再向硫酸鐵溶液中加入足量的鐵粉，請計算能制得硫酸亞鐵的質(zhì)量．

Answer 1

分析 （1 ）根據(jù)給出的鐵的原子結(jié)構(gòu)示意圖以及地殼中含量進(jìn)行分析；
（2）結(jié)合給出的信息進(jìn)行化學(xué)方程式的書寫，明確反應(yīng)物和生成物進(jìn)而進(jìn)行化學(xué)方程式的書寫和配平；
（3）熟記鐵絲燃燒實驗 中的注意事項，結(jié)合實際需要選擇金屬防銹的具體方法；
（4）結(jié)合實驗設(shè)計原理進(jìn)行問題的分析和解答，注意結(jié)合流程進(jìn)行化學(xué)方程式的書寫以及計算．

解答 解：（1 ）A．鐵元素是金字旁，為金屬元素；
B．由圖核內(nèi)數(shù)字為26可知，鐵原子的質(zhì)子數(shù)為26；
C．鐵原子最外層是2個電子，少于4個，且是不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以容易失去最外層的兩個電子，所以鐵在化學(xué)反應(yīng)中易失去電子；
D．地殼中含量最高的金屬元素是鋁，而不是鐵．
（2）活性鐵粉常用作脫氧保鮮劑，原理是鐵和氧氣、水反應(yīng)生成氫氧化鐵，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為 4Fe+3O₂+6H₂O=4Fe（OH）₃；單質(zhì)鐵可以和硫酸鐵溶液反應(yīng)生成硫酸亞鐵，化學(xué)反應(yīng)方程式為 Fe+Fe₂ （SO₄）₃=3FeSO₄．
（3）在實驗中，進(jìn)行鐵絲在氧氣中燃燒的實驗時，瓶底放少量的水或者砂子目的是 防止生成的高溫的熔融物炸裂集氣瓶；
在生活中為防止家中的菜刀生銹，由于菜刀表面不能涂漆，也不適合抹油當(dāng)然對于已經(jīng)成品的菜刀也不能在加工為合金或者不銹鋼，所以可采取的方法是 保持菜刀的干燥和潔凈．
（4）生物浸出技術(shù)在金屬冶煉中應(yīng)用廣泛．嗜熱細(xì)菌在酸性水溶液及氧氣存在下，能氧化黃銅礦（主要成分CuFeS₂）產(chǎn)生硫酸鹽，進(jìn)而生產(chǎn)銅和綠礬（硫酸亞鐵晶 體），主要流程如下：
①由于過程中目的是為了得到綠礬，所以不能引入新的雜質(zhì)，所以加入的試劑b為鐵粉； 若反應(yīng)Ⅱ為中和反應(yīng)是氫氧化鐵和硫酸反應(yīng)生成硫酸鐵和水．
②現(xiàn)有100噸雜質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%的黃銅礦（雜質(zhì)不參與反應(yīng)且不溶于水），經(jīng)上述流程制得硫酸鐵溶液，再向硫酸鐵溶液中加入足量的鐵粉，請計算能制得硫酸亞鐵的質(zhì)量．黃銅礦中CuFeS₂的質(zhì)量為100t×（1-8%）=92t．
黃銅礦中鐵元素的質(zhì)量為92t×$\frac{56}{64+56+32×2}$×100%=28t
因為黃銅礦中的鐵全部轉(zhuǎn)為硫酸鐵，硫酸鐵的質(zhì)量為$\frac{28t}{\frac{56×2}{56×2+（32+16×4）×3}×100%}$=100t．
設(shè)制備出的硫酸亞鐵的質(zhì)量為x．

Fe+Fe₂（SO₄）₃=3FeSO4
     400                     456
     100t                  x
$\frac{456}{400}$=$\frac{x}{100t}$
x=114t
故填：（1 ） D；
（2）4Fe+3O₂+6H₂O=4Fe（OH）₃；Fe+Fe₂ （SO₄）₃=3FeSO₄．
（3）防止生成的高溫的熔融物炸裂集氣瓶；
保持菜刀的干燥和潔凈．
（4）①鐵粉； 2Fe（OH）₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O．
②114t

點評 根據(jù)化學(xué)方程式計算時，第一要正確書寫化學(xué)方程式，第二要使用正確的數(shù)據(jù)，第三計算過程要完整．