Question

20．Fe元素是地殼中最豐富的元素之一，在金屬中僅次于鋁，鐵及其化合物在生活、生產(chǎn)中有廣泛應(yīng)用．
（1）黃鐵礦（FeS₂）是生產(chǎn)硫酸和冶煉鋼鐵的重要原料．其中一個反應(yīng)為：3FeS₂+8O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$6SO₂+Fe₃0₄有3mol FeS₂參加反應(yīng)，轉(zhuǎn)移32mol電子．
（2）自來水廠常用高鐵酸鈉（Na₂Fe0₄）改善水質(zhì)．簡述高鐵酸鈉用于殺菌消毒同時又起到凈水作用的原理FeO₄^2-有強的氧化性，能殺菌消毒，本身被還原為Fe³⁺，F(xiàn)e³⁺發(fā)生水解生成氫氧化鐵膠體吸附水中的雜質(zhì)，達(dá)到凈水的目的
（3）氧化鐵是重要工業(yè)顏料，工業(yè)上利用廢鐵屑（含少量氧化鋁、氧化鐵等）生產(chǎn)它的工藝流程如下：

已知部分陽離子以氫氧化物形式沉淀的pH值見下表：

沉淀物	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Al（OH）3
開始沉淀	2.3	7.5	3.4
沉淀完全	3.2	9.7	4.4

回答下列問題：
①操作I、Ⅱ的名稱分別是過濾、洗滌
②鐵屑與稀硫酸反應(yīng)前，應(yīng)用10% Na₂CO₃溶液浸泡幾分鐘，其目的是除去鐵屑表面的油污
③鐵屑與稀硫酸反應(yīng)時，需加入過量鐵屑的原因是（用離子反應(yīng)方程式表示）Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺
④加入少量NaHCO₃的目的是調(diào)節(jié)溶液pH，應(yīng)控制pH的范圍為4.4～7.5
⑤寫出在空氣中煅燒FeCO₃的化學(xué)方程式4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂
⑥有些同學(xué)認(rèn)為濾液Ⅰ中鐵元素含量可用一定濃度的KMnO₄溶液來測定，其設(shè)計的下列滴定方式中，最合理的是b．（夾持部分略去）（填字母序號）

Answer 1

分析 （1）在反應(yīng)3FeS₂+8O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$6SO₂+Fe₃0₄中，F(xiàn)eS₂中的鐵元素和硫元素化合價都在升高，氧氣的化化合價降低，氧從0價降為-2價，當(dāng)反應(yīng)中有8mol氧氣反應(yīng)時，電子轉(zhuǎn)移數(shù)目為32mol，根據(jù)電子得失守恒計算；
（2）高鐵酸鈉具有強氧化性，可用于殺菌消毒，還原生成Fe³⁺，F(xiàn)e³⁺發(fā)生水解生成氫氧化鐵膠體吸附水中的雜質(zhì)；
（3）鐵屑用純堿溶液洗去油污，加稀硫酸充分反應(yīng)，過濾，在濾液中稍過量的碳酸氫銨溶液，亞鐵離子與碳酸氫根離子反應(yīng)生成碳酸亞鐵沉淀和二氧化碳、水，過濾、洗滌、干燥得到碳酸亞鐵固體，碳酸亞鐵煅燒得到氧化鐵，
①操作Ⅰ是分離固體和液體混合物的方法；操作Ⅱ的名稱是洗滌沉淀；
②Na₂CO₃在溶液中水解顯堿性，可以使油脂水解；
③亞鐵離子在溶液中能被空氣中的氧氣氧化成鐵離子，加入過量的鐵可以防止亞鐵離子被氧化；
④要制備硫酸亞鐵，應(yīng)與硫酸鋁分離，根據(jù)沉淀的pH選擇；
⑤在空氣中煅燒FeCO₃會發(fā)生氧化還原反應(yīng)，亞離子被氧氣氧化生成氧化鐵；
⑥高錳酸鉀溶液具有強氧化性，盛放在酸式滴定管中．

解答 解：（1）在反應(yīng)3FeS₂+8O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$6SO₂+Fe₃0₄中，F(xiàn)eS₂中的鐵元素和硫元素化合價都在升高，氧氣的化化合價降低，氧從0價降為-2價，當(dāng)反應(yīng)中有8mol氧氣反應(yīng)時，電子轉(zhuǎn)移數(shù)目為32mol，根據(jù)電子得失守恒，當(dāng)3mol FeS₂參加反應(yīng)，轉(zhuǎn)移32mol電子，
故答案為：32；
（2）高鐵酸鈉具有強氧化性，可用于殺菌消毒，還原生成Fe³⁺，F(xiàn)e³⁺發(fā)生水解生成氫氧化鐵膠體吸附水中的雜質(zhì)，可用來除去水中的懸浮物，達(dá)到凈水的目的，
故答案為：FeO₄^2-有強的氧化性，能殺菌消毒，本身被還原為Fe³⁺，F(xiàn)e³⁺發(fā)生水解生成氫氧化鐵膠體吸附水中的雜質(zhì)，達(dá)到凈水的目的；
（3）鐵屑用純堿溶液洗去油污，加稀硫酸充分反應(yīng)，過濾，在濾液中稍過量的碳酸氫銨溶液，亞鐵離子與碳酸氫根離子反應(yīng)生成碳酸亞鐵沉淀和二氧化碳、水，過濾、洗滌、干燥得到碳酸亞鐵固體，碳酸亞鐵煅燒得到氧化鐵；
①操作Ⅰ是分離固體和液體混合物的方法，其操作為過濾；操作Ⅱ過濾后的操作，為洗滌沉淀，
故答案為：過濾、洗滌；
②Na₂CO₃在溶液中水解顯堿性，能夠洗去鐵屑上的油污，
故答案為：除去鐵屑表面的油污；
③亞鐵離子在溶液中能被空氣中的氧氣氧化成鐵離子，加入過量的鐵可以防止亞鐵離子被氧化，反應(yīng)的離子方程式為Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，
故答案為：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺；
④制備硫酸亞鐵，應(yīng)與硫酸鋁分離，應(yīng)調(diào)節(jié)溶液pH生成Al（OH）₃，要避免生成應(yīng)Fe（OH）₂沉淀，控制pH在4.4～7.5之間，
故答案為：4.4～7.5；
⑤在空氣中煅燒FeCO₃會發(fā)生氧化還原反應(yīng)，亞離子被氧氣氧化生成氧化鐵，反應(yīng)的方程式為4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂，
故答案為：4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂；
⑥該實驗中，用高錳酸鉀溶液滴定亞鐵離子，高錳酸鉀溶液具有強氧化性，盛放在酸式滴定管中，故b正確，
故答案為：b．

點評 本題考查學(xué)生對實驗原理與實驗操作的理解、物質(zhì)分離提純、元素化合物性質(zhì)、氧化還原滴定應(yīng)用等，難度中等，清楚實驗原理是解題的關(guān)鍵，需要學(xué)生具備扎實的基礎(chǔ)知識與綜合運用知識分析問題、解決問題的能力．