Question

I．鐵鹽、亞鐵鹽是實驗室常用的藥品．
請根據(jù)題意，完成下列填空：
（1）向酸化的FeCl₃溶液中逐滴加入KI溶液，溶液變成棕褐色．該反應的離子方程式為

 

．
（2）向酸化的FeSO₄溶液中加幾滴硫氰化鉀溶液，沒有什么明顯變化，再滴加雙氧水，溶液變紅色．繼續(xù)滴加雙氧水，紅色逐漸褪去，且有氣泡產(chǎn)生．
寫出上述變化中，有關反應的離子方程式：
①

 

②Fe³⁺+3SCN^-=Fe（SCN）₃
③11H₂O₂+2SCN^-=2

SO

2- 4

+2CO₂↑+N₂↑+10H₂O+2H⁺若生成lmol N₂，H₂O₂和SCN^-的反應中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是

 

mol．
（3）根據(jù)以上實驗，推斷Fe²⁺、I^-和SCN^-的還原性由強到弱的順序為

 

．
（4）在Fe²⁺、Fe³⁺的催化作用下，可實現(xiàn)2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄的轉(zhuǎn)化．已知含SO₂的廢氣通入Fe²⁺、Fe³⁺的溶液時，其中一個反應的離子方程式為4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O，則另一反應的離子方程式為

 

．
Ⅱ．某課題組利用Fe粉和KNO₃溶液反應，模擬地下水脫氮過程，探究脫氮原理．
（5）實驗前：①先用0.1mol?L^-1H₂SO₄洗滌Fe粉，其目的是

 

，然后用蒸餾水洗滌至中性；②將KNO₃溶液的pH調(diào)至2.5；，③為防止空氣中的O₂對脫氮的影響，應向KNO₃溶液通入

 

（寫化學式）．
（6）如圖表示足量Fe粉還原上述KNO₃溶液過程中，測出的溶液中相關離子濃度、pH隨時間的變化關系（部分副反應產(chǎn)物曲線略去）．請根據(jù)圖中信息寫出t₁時刻前該反應生成的陽離子分別是

 

、

 

．
t₁時刻后，該反應仍在進行，溶液中NH⁺₄的濃度在增大，F(xiàn)e²⁺的濃度卻沒有增大，可能的原因是

 

．

Answer 1

考點：鐵鹽和亞鐵鹽的相互轉(zhuǎn)變,離子方程式的書寫,鐵的氧化物和氫氧化物,性質(zhì)實驗方案的設計

專題：實驗設計題,元素及其化合物

分析：（1）碘離子具有還原性，鐵離子具有氧化性，二者之間可以發(fā)生氧化還原反應；
（2）雙氧水具有氧化性，能將亞鐵離子氧化；化學反應中，化合價變化數(shù)值=轉(zhuǎn)移電子數(shù)，根據(jù)電子守恒來計算；
（3）根據(jù)氧化還原反應中還原劑的還原性強于還原產(chǎn)物的還原性、氧化劑優(yōu)先氧化還原性強的還原劑來回答；
（4）根據(jù)催化劑的特點，恢復原來狀態(tài)，F(xiàn)e³⁺→Fe²⁺；
（5）鐵表面有鐵銹加入硫酸可除去，除去溶液中的氧氣，可向溶液中通入氮氣；
（6）根據(jù)圖象判斷出離子濃度減小的有H⁺、NO₃^-，增大的有Fe²⁺ 和NH₄⁺，故反應物為Fe和H⁺、NO₃^-，生成物為Fe²⁺ 和NH₄⁺，可寫出化學方程式為4Fe+NO₃^-+10H⁺═4Fe²⁺+NH₄⁺+3H₂O；Fe²⁺水解呈酸性，當溶液中PH較大時會促進Fe²⁺水解．

解答： 解：（1）向酸化的FeCl₃溶液中逐滴加入KI溶液，碘離子具有還原性，鐵離子具有氧化性，二者之間可以發(fā)生氧化還原反應：2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂，故答案為：2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂；
（2）①雙氧水具有氧化性，能將亞鐵離子氧化，即：H₂O₂+2H⁺+2Fe²⁺=2Fe³⁺+2H₂O，故答案為：H₂O₂+2H⁺+2Fe²⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
③在發(fā)生的反應③中O元素化合價由-1價變?yōu)?2價，S元素化合價由-2價變?yōu)?6價、N元素化合價由-3價變?yōu)?價，得失電子最小公倍數(shù)是22，即轉(zhuǎn)移電子是22mol，故答案為：22；
（3）根據(jù)（1）發(fā)生的反應得到還原性是I^-＞Fe²⁺，根據(jù)反應①②可以得出還原性是：Fe²⁺＞SCN^-，即還原性順序是：I^-＞Fe²⁺＞SCN^-，故答案為：I^-＞Fe²⁺＞SCN^-；
（4）根據(jù)催化劑的特點，另一個反應一定有Fe³⁺→Fe²⁺，反應方程式為 2Fe³⁺+SO₂+2H₂ ═2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺，
故答案為：2Fe³⁺+SO₂+2H₂ ═2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺．
（5）H₂SO₄可以除去Fe粉表面的氧化物；為防止空氣中的O₂對脫氮的影響，可向KNO₃溶液中通入N₂，排出O₂．故答案為：去除鐵粉表面的氧化物等雜質(zhì)； N₂；
（6）t₁時刻前H⁺、NO₃^- 濃度減小，F(xiàn)e²⁺ 和NH₄⁺的濃度增大，故反應的離子方程式為4Fe+NO₃^-+10H⁺═4Fe²⁺+NH₄⁺+3H₂O，生成的陽離子是：Fe²⁺、NH₄⁺，F(xiàn)e粉足量，反應仍在進行，F(xiàn)e²⁺的濃度沒有增大的原因是發(fā)生了水解反應，因為溶液的pH增大，促進了水解．故答案為：Fe²⁺；NH₄⁺；生成的Fe²⁺水解（或和溶液中的OH^-反應）．

點評：本題考查元素化合物的性質(zhì)、氧化還原反應方程式的書寫以及電子轉(zhuǎn)移情況，綜合性較強，設計實驗步驟，注意語言的條理性和嚴密性．