Question

鐵是一種過(guò)渡元素，金屬鐵是最常用的金屬．請(qǐng)回答下列各題：
（1）生鐵中含有一種鐵碳化合物（Fe₃C），在足量的空氣中高溫煅燒，生成有磁性的固體和能使澄清石灰水變渾濁的氣體，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．上述反應(yīng)生成的磁性固體能溶于過(guò)量鹽酸，該反應(yīng)的離子方程式為

 

．
（2）在Fe²⁺、Fe³⁺的催化作用下，可實(shí)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(shí)，其中一個(gè)反應(yīng)的離子方程式為4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O，則另一反應(yīng)的離子方程式為

 

．
（3）硫酸廠(chǎng)用煅燒黃鐵礦（FeS₂）來(lái)制取硫酸，實(shí)驗(yàn)室利用硫酸廠(chǎng)燒渣（主要成分是Fe₂O₃及少量FeS、SiO₂）制綠礬．利用燒渣制綠礬的過(guò)程如下：

①燒渣溶于稀H₂SO₄過(guò)程中，有單質(zhì)硫生成，寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式（只寫(xiě)生成S的反應(yīng)式，其他反應(yīng)無(wú)需寫(xiě)出）

 

．
②向溶液X中加入足量鐵屑的目的是

 

．
③可用硫酸酸化的 KMnO₄溶液通過(guò)滴定法測(cè)定綠礬產(chǎn)品中FeSO₄含量，滴定時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為

 

．
（4）已知Fe（OH）₃的溶度積常數(shù)K_sp=1.1×10^-36．室溫時(shí)在FeCl₃溶液中滴加NaOH溶液，當(dāng)溶液pH=3時(shí)，通過(guò)計(jì)算說(shuō)明Fe³⁺是否沉淀完全

 

．
（提示：當(dāng)某離子濃度小于1.0×10^-5 mol?L^-1時(shí)可以認(rèn)為該離子沉淀完全了）

Answer 1

考點(diǎn)：鐵鹽和亞鐵鹽的相互轉(zhuǎn)變

專(zhuān)題：幾種重要的金屬及其化合物

分析：（1）Fe₃C在足量的空氣中高溫煅燒生成四氧化三鐵和二氧化碳；磁性固體能溶于過(guò)量稀硝酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硝酸鐵、NO和水；
（2）在Fe²⁺、Fe³⁺的催化作用下，可實(shí)現(xiàn)2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄的轉(zhuǎn)化，由總反應(yīng)（2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄）減去4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O即可；
（3）①Fe₂O₃和FeS均可以和稀硫酸之間反應(yīng)分別生成硫酸鐵、硫化氫，二者之間會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；
②金屬鐵可以和鐵離子之間反應(yīng)生成亞鐵離子；
③高錳酸根離子具有氧化性，能將亞鐵離子氧化為鐵離子．
（4）溶液中c（H⁺）=10^-3，c（OH^-）=10^-11 ，代入K_sp=1.1×10^-36=[c（OH^-）]³×c（Fe³⁺）求算．

解答： 解：（1）Fe₃C在足量的空氣中高溫煅燒生成四氧化三鐵和二氧化碳，反應(yīng)為Fe₃C+3O₂

高溫  .

Fe₃O₄+CO₂；磁性固體能溶于過(guò)量稀硝酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硝酸鐵、NO和水，離子反應(yīng)為3Fe₃O₄+28H⁺+NO₃^-=9Fe³⁺+NO↑+14H₂O，
故答案為：Fe₃C+3O₂

高溫  .

Fe₃O₄+CO₂；3Fe₃O₄+28H⁺+NO₃^-=9Fe³⁺+NO↑+14H₂O；
（2）由總反應(yīng)（2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄）減去4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O可得到離子反應(yīng)為2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺，
故答案為：2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺；
（3）①Fe₂O₃可以和稀硫酸之間反應(yīng)生成硫酸鐵，F(xiàn)eS可以和稀硫酸之間反應(yīng)生成硫化氫，鐵離子具有氧化性，硫化氫具有還原性，二者之間會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)：2Fe³⁺+H₂S=2Fe²⁺+S↓+2H⁺，會(huì)產(chǎn)生硫單質(zhì)，故答案為：2Fe³⁺+H₂S=2Fe²⁺+S↓+2H⁺；
②向溶液硫酸鐵中加入足量鐵屑，金屬鐵可以和鐵離子之間反應(yīng)生成亞鐵離子，以制備純凈的綠礬晶體，故答案為：使Fe³⁺完全轉(zhuǎn)化為Fe²⁺，以制備純凈的綠礬晶體；
③高錳酸根離子具有氧化性，能將亞鐵離子氧化為鐵離子，實(shí)質(zhì)是：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，故答案為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O．
（4）溶液pH為3時(shí)，溶液中c（H⁺）=10^-3，則c（OH^-）=10^-11 ，K_sp=1.1×10^-36=[c（OH^-）]³×c（Fe³⁺），c（Fe³⁺）=1.1×10^-36/10^-33=1.1×10^-3（mol/L）＞10^-5 mol?L^-1，故答案為：c（Fe³⁺）=1.1×10^-3（mol/L）＞10^-5 mol?L^-1故Fe³⁺沒(méi)有沉淀完全．

點(diǎn)評(píng)：本題考查較綜合，涉及氧化還原反應(yīng)的計(jì)算、離子反應(yīng)和化學(xué)反應(yīng)方程式的書(shū)寫(xiě)等，綜合性較強(qiáng)，側(cè)重分析能力與計(jì)算能力的綜合考查，題目難度中等．