Question

7．鐵及其化合物與生產、生活關系密切．

（1）如圖是實驗室研究海水對鐵閘不同部位腐蝕情況的剖面示意圖．
①該電化腐蝕的類型為吸氧腐蝕．
②圖中A、B、C三點附近的區(qū)域內，腐蝕最嚴重的是B（填字母）．
（2）已知Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺在溶液中沉淀的pH如下表：

陽離子	Fe3+	Fe2+	Cu2+
開始沉淀時的pH	1.9	7.0	4.7
沉淀完全時的pH	3.2	9.0	6.7

印刷電路銅板腐蝕劑常用FeCl₃，腐蝕銅板后的混合溶液中，若Cu²⁺、Fe³⁺和Fe²⁺的濃度均為0.10mol．L^-1，請參照上表給出的數(shù)據(jù)和提供的藥品，簡述除去CuCl₂溶液中Fe³⁺和Fe²⁺的實驗步驟：①通入足量氯氣；②加入CuO調節(jié)溶液的pH至3.2-4.7；③過濾．（提供的藥品：Cl₂、濃H₂S0₄、NaOH溶液、CuO、Cu）
（3）用廢鐵皮制取鐵紅（Fe₂O₃）的部分流程示意圖如圖2：
①向Fe（NO₃）₂溶液中加入稀鹽酸，溶液顏色由淺綠色變?yōu)樽攸S色，該反應的原理為3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-=3Fe²⁺+NO↑+2H₂O（用離子方程式表示）．
②步驟Ⅱ中發(fā)生反應：4Fe（NO₃）₂+O₂+（2n+4）H₂O═2Fe₂O₃•nH₂O+8HNO₃，反應產生的HNO₃又將廢鐵皮中的鐵轉化為Fe（NO₃）₂，結合流程寫出該反應的化學方程式為4Fe+10HNO₃═4Fe（NO₃）₂+NH₄NO₃+3H₂O．
（4）某鐵質容器材料為碳素鋼，可盛裝冷濃硫酸．取5.60g該材料放人15.0mL濃硫酸中加熱，充分反應后得到溶液X并收集到氣體Y．
①甲組通過實驗確定了X中含有Fe³⁺，為檢驗X中是否還含有Fe²⁺，可另取X溶液加入BD（填序號）．
A．KSCN溶液和氯水    B．K₃[Fe（CN）₆]溶液
C．NaOH溶液         D．酸性KMnO₄溶液
②為分析氣體Y中的成分，乙組將560mL（標準狀況）氣體Y通入足量溴水，然后向該溶液中加入足量BaCl₂溶液，過濾、洗滌、干燥后，稱得沉淀質量為2.33g．則氣體Y通入足量溴水反應的離子方程式為SO₂+Br₂+2H₂O=4H⁺+2Br^-+SO₄^2-，參加該反應的氣體在Y中的體積分數(shù)為40%．

Answer 1

分析 （1）①弱酸性或中性條件下鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕，強酸性條件下鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕；
②含有氧氣和水時鋼鐵極易被腐蝕；
（2）印刷電路銅板腐蝕劑常用FeCl₃，腐蝕銅板后的混合溶液中，若Cu²⁺、Fe³⁺和Fe²⁺的濃度均為0.10mol．L^-1，除去CuCl₂溶液中Fe³⁺和Fe²⁺，根據(jù)生成沉淀需要pH知，應該先將亞鐵離子轉化為鐵離子，再提高溶液pH除去鐵離子，且不能產生氫氧化銅沉淀；
（3）廢鐵片中加入稀硝酸，溫度低于60℃，硝酸將鐵氧化為亞鐵離子，然后采用過濾方法分離，步驟Ⅱ中轉化為Fe₂O₃•nH₂O，最后得到鐵紅；
①酸性條件下，亞鐵離子被硝酸根離子氧化生成鐵離子；
②產生的HNO₃又將廢鐵皮中的鐵轉化為Fe（NO₃）₂，則Fe與硝酸反應生成硝酸亞鐵、硝酸銨和水；
（4）①亞鐵離子能與鐵氰化鉀溶液反應生成藍色沉淀，能被酸性高錳酸鉀溶液氧化而使酸性高錳酸鉀溶液褪色；
②二氧化硫具有還原性，在水溶液中能被溴氧化生成硫酸，硫酸和氯化鋇反應生成硫酸鋇沉淀，根據(jù)S原子守恒計算n（SO₂），從而計算其體積分數(shù)．

解答 解：（1）①海水溶液呈中性，則鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕，故答案為：吸氧；
②鋼鐵接觸空氣、水時腐蝕生成亞鐵，與空氣接觸部分最終生成鐵銹，只有B符合，故答案為：B；
（2）印刷電路銅板腐蝕劑常用FeCl₃，腐蝕銅板后的混合溶液中，若Cu²⁺、Fe³⁺和Fe²⁺的濃度均為0.10mol．L^-1，除去CuCl₂溶液中Fe³⁺和Fe²⁺，根據(jù)生成沉淀需要pH知，應該先將亞鐵離子轉化為鐵離子，再提高溶液pH除去鐵離子，且不能產生氫氧化銅沉淀，除雜時不能引進雜質，所以先用氯氣氧化亞鐵離子，后加入CuO提高溶液pH值，所以①為通入足量氯氣、②為加入CuO調節(jié)溶液的pH至3.2-4.7，
故答案為：通入足量氯氣；加入CuO調節(jié)溶液的pH至3.2-4.7；
（3）廢鐵片中加入稀硝酸，溫度低于60℃，硝酸將鐵氧化為亞鐵離子，然后采用過濾方法分離，步驟Ⅱ中轉化為Fe₂O₃•nH₂O，最后得到鐵紅；
①酸性條件下，亞鐵離子被硝酸根離子氧化生成鐵離子，離子反應方程式為3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-=3Fe²⁺+NO↑+2H₂O，故答案為：3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-=3Fe²⁺+NO↑+2H₂O；
②應產生的HNO₃又將廢鐵皮中的鐵轉化為Fe（NO₃）₂，則Fe與硝酸反應生成硝酸亞鐵、硝酸銨和水，該反應為4Fe+10HNO₃═4Fe（NO₃）₂+NH₄NO₃+3H₂O，
故答案為：4Fe+10HNO₃═4Fe（NO₃）₂+NH₄NO₃+3H₂O；
（4）①亞鐵離子能與鐵氰化鉀溶液反應生成藍色沉淀，能被酸性高錳酸鉀溶液氧化而使酸性高錳酸鉀溶液褪色，所以可以用鐵氰化鉀、酸性高錳酸鉀溶液檢驗亞鐵離子，故選BD；
②二氧化硫具有還原性，在水溶液中能被溴氧化生成硫酸，離子反應方程式為SO₂+Br₂+2H₂O=4H⁺+2Br^-+SO₄^2-，硫酸和氯化鋇反應生成硫酸鋇沉淀，n（BaSO₄）=$\frac{2.33g}{233g/mol}$=0.01mol，根據(jù)S原子守恒得n（SO₂）=n（BaSO₄）=0.01mol，V（SO₂）=0.01mol×22.4L/mol=224mL，二氧化硫體積分數(shù)=$\frac{224mL}{560mL}×100%$=40%，
故答案為：SO₂+Br₂+2H₂O=4H⁺+2Br^-+SO₄^2-；40%．

點評 本題考查物質分離和提純、物質制備、金屬腐蝕與防護等知識點，明確物質性質、反應原理是解本題關鍵，注意除雜時要除去雜質且不能引進新的雜質，知道亞鐵離子、鐵離子檢驗方法及其現(xiàn)象，題目難度不大．