Question

10．鐵及其化合物有著廣泛用途．
（1）將飽和三氯化鐵溶液滴加至沸水中可制取氫氧化鐵膠體，寫出制取氫氧化鐵膠體的化學(xué)方程式FeCl₃+3H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe（OH）₃（膠體）+3HCl．
（2）含有Cr₂O₇^2-的廢水有毒，對(duì)人畜造成極大的危害，可加入一定量的硫酸亞鐵和硫酸使Cr₂O₇^2-轉(zhuǎn)化為Cr³⁺，該反應(yīng)的離子方程式為Cr₂O₇^2-+6 Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O．然后再加入堿調(diào)節(jié)溶液的pH在6-8 之間，使Fe³⁺和Cr³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃、Cr（OH）₃沉淀而除去．
（3）鐵鎳蓄電池又稱愛(ài)迪生蓄電池，放電時(shí)的總反應(yīng)為Fe+Ni₂O₃+3H₂O═Fe（OH）₂+2Ni（OH）₂，充電時(shí)陽(yáng)極附近的pH降低（填：降低、升高或不變），放電時(shí)負(fù)極的電極反應(yīng)式為Fe-2e^-+2OH^-=Fe（OH）₂．
（4）氧化鐵是重要的工業(yè)原料，用廢鐵屑制備氧化鐵流程如下：

①鐵屑溶于稀硫酸溫度控制在50～80⁰C的主要目的是加快反應(yīng)速率、增大FeSO₄的溶解度．
②寫出在空氣中煅燒FeCO₃的化學(xué)方程式為4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂．
③FeCO₃沉淀表面會(huì)吸附S0₄^2-，需要洗滌除去．
洗滌FeCO₃沉淀的方法是向漏斗中加蒸餾水至浸沒(méi)沉淀，使水自然流下，重復(fù)操作2至3次．判斷沉淀是否洗凈的方法是取最后一次洗滌液少許于試管中，先加鹽酸酸化，再滴加BaCl₂溶液，若無(wú)沉淀生成則表明沉淀已洗凈，反之表明沒(méi)有洗凈．

Answer 1

分析 （1）三氯化鐵濃溶液滴入沸水中，生成氫氧化鐵膠體和鹽酸；
（2）二價(jià)鐵離子有還原性，Cr₂O₇^2-有強(qiáng)氧化性，二者能發(fā)生氧化還原反應(yīng)，根據(jù)電子得失配平；
（3）充電時(shí)陽(yáng)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：2Ni（OH）₂+2OH^--2e^-=Ni₂O₃+3H₂O，所以陽(yáng)極附近溶液的pH降低，電池放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為Fe+20H^-一2e^-═Fe（OH）₂ ，正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Ni₂O₃+3H₂O+2e^-=2Ni（OH）₂+2OH^-；
（4）碳酸鈉溶液為堿性溶液，能夠除去油污，實(shí)驗(yàn)步驟①的目的是洗油污，鐵屑溶于稀硫酸溫度控制在50～80⁰C，加快反應(yīng)速率、增大FeSO₄的溶解度，由工藝流程可知，操作I是將固體與液體分離，應(yīng)采取過(guò)量的方法，加入稍過(guò)量的碳酸氫銨，濾液中含F(xiàn)e²⁺，與碳酸氫銨反應(yīng)Fe²⁺+2HCO₃^-=FeCO₃↓+CO₂↑+H₂O，生成碳酸亞鐵沉淀，操作II為洗滌，然后干燥、灼燒得到氧化鐵．
①反應(yīng)溫度越高，反應(yīng)速率越快，F(xiàn)eSO₄溶解度隨溫度升高而增大；
②FeCO₃與氧氣反應(yīng)生成三氧化二鐵和二氧化碳；
③FeCO₃沉淀會(huì)附著其它離子，需要進(jìn)行洗滌，減少雜質(zhì)，在漏斗中加入適量蒸餾水，浸沒(méi)過(guò)沉淀，讓蒸餾水自然流下，重復(fù)數(shù)次，沉淀未洗凈，F(xiàn)eCO₃沉淀表面會(huì)吸附S0₄^2-，用鑒別硫酸根離子的方法判斷是否洗凈．

解答 解：（1）加熱燒杯中的水至沸騰，向沸水滴加幾滴飽和氯化鐵溶液，繼續(xù)煮沸至溶液呈紅褐色，即停止加熱，制得氫氧化鐵膠體，反應(yīng)為：FeCl₃+3H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe（OH）₃（膠體）+3HCl，
故答案為：FeCl₃+3H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe（OH）₃（膠體）+3HCl；
（2）二價(jià)鐵離子有還原性，Cr₂O₇^2-有強(qiáng)氧化性，二者能發(fā)生氧化還原反應(yīng)，二價(jià)鐵離子被氧化成三價(jià)鐵離子，Cr₂O₇^2-被還原為Cr³⁺，反應(yīng)方程式為：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，
故答案為：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O；                              
（3）鐵鎳蓄電池放電時(shí)Fe作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，失電子生成Fe²⁺，最終生成Fe（OH）₂，負(fù)極電極反應(yīng)為Fe+20H^-一2e^-═Fe（OH）₂，Ni₂O₃作正極，發(fā)生還原反應(yīng)，最終生成Ni（OH）₂，所以正極反應(yīng)為Ni₂O₃+3H₂O+2e^-=2Ni（OH）₂+2OH^-，則充電時(shí)，陽(yáng)極發(fā)生2Ni（OH）₂+2OH^--2e^-=Ni₂O₃+3H₂O，陽(yáng)極附近的pH降低，
故答案為：降低；Fe-2e^-+2OH^-=Fe（OH）₂；
（4）①反應(yīng)溫度越高，反應(yīng)速率越快，絕大多數(shù)固體溶解度隨溫度升高而增大，鐵屑溶于稀硫酸溫度控制在50～80⁰C，可加快反應(yīng)速率、增大FeSO₄的溶解度，
故答案為：加快反應(yīng)速率、增大FeSO₄的溶解度；
②在空氣中煅燒FeCO₃，F(xiàn)eCO₃與氧氣反應(yīng)生成三氧化二鐵和二氧化碳，反應(yīng)為：4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂，
故答案為：4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂；
③FeCO₃沉淀會(huì)附著其它離子，需要進(jìn)行洗滌，減少雜質(zhì)，具體操作為：向漏斗中加蒸餾水至浸沒(méi)沉淀，使水自然流下，重復(fù)操作2至3次，F(xiàn)eCO₃沉淀表面會(huì)吸附S0₄^2-，用鑒別硫酸根離子的方法判斷是否洗凈：取最后一次洗滌液少許于試管中，先加鹽酸酸化，再滴加BaCl₂溶液，若無(wú)沉淀生成則表明沉淀已洗凈，反之表明沒(méi)有洗凈，
故答案為：向漏斗中加蒸餾水至浸沒(méi)沉淀，使水自然流下，重復(fù)操作2至3次；取最后一次洗滌液少許于試管中，先加鹽酸酸化，再滴加BaCl₂溶液，若無(wú)沉淀生成則表明沉淀已洗凈，反之表明沒(méi)有洗凈．

點(diǎn)評(píng) 本題考查元素化合物性質(zhì)、化學(xué)工藝流程、基本操作與方案設(shè)計(jì)、常用化學(xué)用語(yǔ)等，關(guān)鍵是熟練綜合應(yīng)用相關(guān)元素化合物知識(shí)，要求學(xué)生要有扎實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)和靈活應(yīng)用信息解決問(wèn)題的能力，題目難度中等．