Question

15．鐵及其化合物在日常生活中應用廣泛，請根據(jù)下列實驗回答問題．

（1）生鐵中含有一種鐵碳化合物X（Fe₃C）．X在足量的空氣中高溫煅燒，生成有磁性的固體Y，將Y溶于過量鹽酸后溶液中大量存在的陽離子是Fe²⁺、Fe³⁺、H⁺；
（2）某溶液中有Mg²⁺、Fe²⁺、Al³⁺、Cu²⁺等離子，向其中加入過量的NaOH溶液后，過濾，將濾渣高溫灼燒，并將灼燒后的固體投入過量的稀鹽酸中，所得溶液與原溶液相比，溶液中大量減少的陽離子是BC．
A． Mg²⁺      B．Fe²⁺  C．Al³⁺      D．Cu²⁺
（3）氧化鐵是重要的工業(yè)顏料，用廢鐵屑制備它的流程如圖1：
回答下列問題：
①操作Ⅰ的名稱是過濾；操作Ⅱ的名稱是洗滌；
②請寫出生成FeCO₃沉淀的離子方程式：Fe²⁺+2HCO₃^-═FeCO₃↓+CO₂↑+H₂O
（4）在一定條件下，氧化鐵可以與一氧化碳發(fā)生下列反應：
Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）； 工業(yè)上有16t Fe₂O₃在200m³的容器中反應，1小時后測得Fe₂O₃的轉化率為50%，則這段時間內CO的消耗速率為0.75mol/（L•h）．
（5）愛迪生蓄電池的反應式為：Fe+NiO₂+2H₂O$?_{充電}^{放電}$Fe（OH）₂+Ni（OH）₂；高鐵酸鈉（Na₂FeO₄）是一種新型飲水消毒劑．用如圖2裝置可以制取少量高鐵酸鈉．
①此裝置中愛迪生蓄電池的負極是_a（填“a”或“b”）．
②寫出陽極的電極反應式Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O_．
③當制得132.8g高鐵酸鈉時，陽極區(qū)減少的陰離子的物質的量為0.8mol．

Answer 1

分析 （1）X在足量的空氣中高溫煅燒，生成有磁性的固體Y，Y為四氧化三鐵，與鹽酸反應生成氯化鐵、氯化亞鐵；
（2）加入過量的NaOH溶液后，Mg²⁺、Fe²⁺、Cu²⁺轉化為沉淀，灼燒后的固體投入過量的稀鹽酸，溶液中存在Mg²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺；
（3）由制備流程可知，碳酸鈉水解顯堿性，可促進油污的水解，加稀硫酸除去碳酸鈉，且溶解Fe，操作I為過濾，濾液中含F(xiàn)e²⁺，與碳酸氫銨反應生成碳酸亞鐵沉淀，操作II為洗滌，然后干燥、灼燒得到氧化鐵；
（4）16t Fe₂O₃1小時后測得Fe₂O₃的轉化率為50%，則根據(jù)反應方程式可知，反應中消耗CO的物質的量為3×50%×$\frac{1.6×1{0}^{7}}{160}$mol=1.5×10⁵mol，據(jù)此計算出CO的濃度的變化，根據(jù)$v=\frac{△c}{△t}$計算；
（5）①電解制高鐵酸鈉時，鐵棒作陽極，碳棒作陰極，據(jù)此判斷；
②鐵失電子和氫氧根離子生成高鐵酸根離子和水；
③132.8g高鐵酸鈉的物質的量為0.8mol，根據(jù)陽極的電極反應式進行計算．

解答 解：（1）X在足量的空氣中高溫煅燒，生成有磁性的固體Y，Y為四氧化三鐵，與鹽酸反應生成氯化鐵、氯化亞鐵，Y溶于過量鹽酸后溶液中大量存在的陽離子是Fe²⁺、Fe³⁺、H⁺，
故答案為：Fe²⁺、Fe³⁺、H⁺；
（2）加入過量的NaOH溶液后，Mg²⁺、Fe²⁺、Cu²⁺轉化為沉淀，灼燒后的固體投入過量的稀鹽酸，溶液中存在Mg²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺，則所得溶液與原溶液相比，溶液中大量減少的陽離子是Fe²⁺、Al³⁺，
故答案為：BC；
（3）由制備流程可知，碳酸鈉水解顯堿性，可促進油污的水解，加稀硫酸除去碳酸鈉，且溶解Fe，操作I為過濾，濾液中含F(xiàn)e²⁺，與碳酸氫銨反應生成碳酸亞鐵沉淀，操作II為洗滌，然后干燥、灼燒得到氧化鐵．
①由上述分析可知，操作I為過濾，操作II為洗滌，故答案為：過濾；洗滌；　
②生成FeCO₃沉淀的離子方程式為Fe²⁺+2HCO₃^-═FeCO₃↓+CO₂↑+H₂O，故答案為：Fe²⁺+2HCO₃^-═FeCO₃↓+CO₂↑+H₂O；
（4）16t Fe₂O₃1小時后測得Fe₂O₃的轉化率為50%，則根據(jù)反應方程式可知，反應中消耗CO的物質的量為3×50%×$\frac{1.6×1{0}^{7}}{160}$mol=1.5×10⁵mol，1小時后CO的濃度的變化為$\frac{1.5×10{\;}^{5}mol}{2×1{0}^{5}L}$=0.75mol/L，根據(jù)$v=\frac{△c}{△t}$可知，CO的消耗速率為$\frac{0.75mol/L}{1h}$=0.75mol/（L•h），
故答案為：0.75；
（5）①電解制時，鐵作陽極，碳棒作陰極，所以愛迪生蓄電池放電時a是負極，b是正極，故答案為：a；
②陽極上鐵失電子和氫氧根離子反應生成高鐵酸根離子和水，離子方程式為：Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O，故答案為：Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O；
③132.8g高鐵酸鈉的物質的量為0.8mol，根據(jù)陽極的電極反應式Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O可知，每產(chǎn)生1mol高鐵酸根離子，要失去6mol電子，此時從陰極轉移6mol氫氧根離子，同時反應中消耗8mol氫氧化根生成1mol高鐵酸根離子，所以陽極區(qū)共減少1mol陰離子，所以生成0.8mo高鐵酸鈉l，陽極區(qū)減少的陰離子的物質的量為0.8mol，
故答案為：0.8mol．

點評 本題考查物質的制備實驗及混合物分離提純方法選擇、電解原理、原電池工作原理等知識點，注意把握流程中發(fā)生的反應、混合物分離方法、明確離子放電順序等，側重分析與應用能力的考查，題目難度中等．