Question

【題目】鐵是人類較早使用的金屬之一．運(yùn)用鐵及其化合物的知識，完成下列問題．

Ⅰ．（1）所含鐵元素既有氧化性又有還原性的物質(zhì)是_______（用字母代號填）．

A．Fe B．FeCl3 C．FeSO4 D．Fe2O3

（2）取一定量氯化亞鐵固體，配制成0.1 mol/L 的溶液。檢驗(yàn)亞鐵離子是否被氧化的方法：______________________________________________。

Ⅱ．工業(yè)上用赤鐵礦（含Fe2O3、FeO，也含有Al2O3、MnO2、CuO、SiO2等）制備綠礬FeSO4·7H2O的流程如下：

（1）氫氧化鈉溶液加入赤鐵礦中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為____________；_________________。

（2）向?yàn)V渣Ⅰ中加入過量的試劑a為___________，過量的試劑b投入到濾液Ⅱ發(fā)生的所有反應(yīng)的離子方程式為______________；_________________；________________。

（3）實(shí)驗(yàn)室中操作①②③的名稱為_________________________。

（4）操作④隔絕空氣的目的是_______________________________________________。

Ⅲ. 高鐵酸鉀（K2FeO4）是一種新型、高效、多功能綠色水處理劑，比Cl2、O2、ClO2、KMnO4氧化性更強(qiáng)，無二次污染，工業(yè)上是先制得高鐵酸鈉，然后在低溫下，向高鐵酸鈉溶液中加入KOH至飽和，使高鐵酸鉀析出。

（1）干法制備高鐵酸鈉的主要反應(yīng)為：2FeSO4 + 6 Na2O2 = 2Na2FeO4 + 2Na2O + 2Na2SO4 + O2↑，該反應(yīng)中Na2O2 是________（填氧化劑、還原劑），與CO2反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式_________________________。

（2）濕法制備高鐵酸鉀的反應(yīng)體系中有六種微粒：Fe(OH)3、ClO－、OH－、FeO42-、Cl－、H2O。

①堿性條件下，氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量的比為3:2發(fā)生反應(yīng)，寫出并配平濕法制高鐵酸鉀的離子反應(yīng)方程式：___________________________________________________________。

②若反應(yīng)過程中轉(zhuǎn)移了0.3mol電子，則還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量為____mol。

Answer 1

【答案】C 取少量溶液于試管中，滴入幾滴KSCN溶液，若顯血紅色，則含有Fe3+，亞鐵離子被氧化 Al2O3+2OH-=2AlO2－+H2O SiO2+2OH-=SiO32-+H2O 硫酸(H2SO4) Fe＋2Fe3+＝3Fe2+ Fe＋Cu2+＝Cu＋Fe2+ Fe＋2H+＝H2↑＋Fe2+ 過濾 防止溶液中的Fe2+被空氣氧化為Fe3+ 氧化劑、還原劑 2Na2O2+2CO2 = 2Na2CO2+O2 2Fe（OH）3 + 3ClO- + 4OH- = 2FeO42- + 3Cl- + 5H2O 0.15

【解析】

I.（1）元素化合價(jià)升高，做還原劑，具有還原性；元素化合價(jià)降低，做氧化劑，具有氧化性；

（2）選用KSCN溶液可檢驗(yàn)Fe3+的存在；

II. 赤鐵礦（含Fe2O3、FeO，也含有Al2O3、MnO2、CuO、SiO2等），由制備流程可知，加NaOH后，Al2O3、SiO2與NaOH反應(yīng)，則濾液I中含OH-、AlO2-、SiO32-，濾渣I中含Fe2O3、FeO、MnO2、CuO，加試劑a為硫酸，操作①②均為過濾，濾液Ⅱ中含硫酸、Fe2（SO4）3、FeSO4、CuSO4，試劑b為Fe，操作③為過濾，濾渣Ⅲ為Cu、Fe，濾液Ⅲ含FeSO4，蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶得到綠礬FeSO4·7H2O，以此來解答。

Ⅲ. （1）根據(jù)氧化還原反應(yīng)中化合價(jià)升高被氧化做還原劑，化合價(jià)降低被還原做氧化劑的規(guī)律分析作答，又過氧化鈉與二氧化碳生成碳酸鈉和氧氣；
（2）①濕法制備高鐵酸鉀（K2FeO4）時(shí)，Fe(OH)3失電子被氧化生成K2FeO4，則C1O-作氧化劑被還原生成C1-，氫氧化鐵必須在堿性條件下存在，所以該反應(yīng)是在堿性條件下進(jìn)行，再結(jié)合轉(zhuǎn)移電子守恒配平方程式；

②根據(jù)化合價(jià)變化和電子轉(zhuǎn)移情況來計(jì)算。

I.（1）所含鐵元素既有氧化性又有還原性，應(yīng)該處于中間價(jià)態(tài)，化合價(jià)既可以升高，又可以降低，

A. Fe化合價(jià)最低，不符合題意，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；

B. FeCl3鐵元素為+3價(jià)，具有強(qiáng)氧化性，一般情況下沒有還原性，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；

C. FeSO4中鐵元素為+2價(jià)，即可升高又可降低，故C項(xiàng)符合題意；

D. Fe2O3鐵元素為+3價(jià)，具有強(qiáng)氧化性，一般情況下沒有還原性，故D項(xiàng)錯(cuò)誤；

答案選C；

（2）Fe2+容易被空氣氧化為Fe3+，KSCN溶液遇到Fe3+溶液顯紅色，故檢驗(yàn)亞鐵離子是否被氧化的方法為：取少量溶液于試管中，滴入幾滴KSCN溶液，若顯血紅色，則含有Fe3+，說明有亞鐵離子被氧化，

故答案為：取少量溶液于試管中，滴入幾滴KSCN溶液，若顯血紅色，則含有Fe3+，亞鐵離子被氧化；

II. 赤鐵礦（含Fe2O3、FeO，也含有Al2O3、MnO2、CuO、SiO2等），由制備流程可知，加NaOH后，Al2O3、SiO2與NaOH反應(yīng)，則濾液I中含OH-、AlO2-、SiO32-，濾渣I中含Fe2O3、FeO、MnO2、CuO，所加試劑a為硫酸，操作①②均為過濾，濾液Ⅱ中含硫酸、Fe2（SO4）3、FeSO4、CuSO4，試劑b為Fe，操作③為過濾，濾渣Ⅲ為Cu、Fe，濾液Ⅲ含FeSO4，蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶得到綠礬FeSO4·7H2O，

（1）由上述分析知，Al2O3、SiO2可與NaOH反應(yīng)，則氫氧化鈉溶液加入赤鐵礦中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：Al2O3+2OH-=2AlO2－+H2O；SiO2+2OH-=SiO32-+H2O，

故答案為：Al2O3+2OH-=2AlO2－+H2O；SiO2+2OH-=SiO32-+H2O；

（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康目芍�，試�?/span>a為硫酸，因Fe2O3、FeO、CuO與過量的稀硫酸反應(yīng)生成Fe2+、Fe3+、Cu2+，則濾液Ⅱ中含的溶質(zhì)有硫酸、Fe2(SO4)3、FeSO4、CuSO4，要想得到FeSO4，除去過量的稀硫酸、Fe2(SO4)3和CuSO4，需要加入還原劑Fe，故過量的試劑b投入到濾液Ⅱ發(fā)生的所有反應(yīng)的離子方程式為：Fe＋2Fe3+＝3Fe2+；Fe＋Cu2+＝Cu＋Fe2+；Fe＋2H+＝H2↑＋Fe2+，

故答案為：Fe＋2Fe3+＝3Fe2+；Fe＋Cu2+＝Cu＋Fe2+；Fe＋2H+＝H2↑＋Fe2+；

（3）由實(shí)驗(yàn)流程圖已知，每次均會得到濾液和濾渣，所以實(shí)驗(yàn)室中操作①②③的名稱為過濾，

故答案為：過濾；

（4）得到的FeSO4溶液易被空氣氧化成Fe2(SO4)3，為防止Fe2+被空氣氧化為Fe3+，需要隔絕空氣，

故答案為：防止溶液中的Fe2+被空氣氧化為Fe3+；

Ⅲ. （1）反應(yīng)中Fe元素化合價(jià)由+2價(jià)升高為+6價(jià)，被氧化，FeSO4為還原劑，過氧化鈉中O元素的化合價(jià)一半由1價(jià)降低為2價(jià)，另一半由1價(jià)升高為0，過氧化鈉既是氧化劑也是還原劑，過氧化鈉與二氧化碳會反應(yīng)生成碳酸鈉與氧氣，其化學(xué)方程式為：2Na2O2+2CO2 = 2Na2CO2+O2，

故答案為：氧化劑、還原劑；2Na2O2+2CO2 = 2Na2CO2+O2；

（2）①濕法制備高鐵酸鉀（K2FeO4）時(shí)，F(xiàn)e(OH)3失電子被氧化生成K2FeO4，F(xiàn)e的化合價(jià)升高了3價(jià)，C1O作氧化劑被還原生成C1，氯元素的價(jià)態(tài)降了2價(jià)，根據(jù)電子守恒，得到鐵元素物質(zhì)前邊系數(shù)是2，Cl的前邊系數(shù)是3，氫氧化鐵必須在堿性條件下存在，所以該反應(yīng)是在堿性條件下進(jìn)行，該離子反應(yīng)為2Fe(OH)3+3ClO+4OH═2FeO42+3Cl+5H2O，

故答案為：2Fe(OH)3+3ClO+4OH═2FeO42+3Cl+5H2O；

②反應(yīng)2Fe(OH)3+3ClO+4OH═2FeO42+3Cl+5H2O中轉(zhuǎn)移電子是6 mol，還原產(chǎn)物為氯離子。根據(jù)關(guān)系式6e-3 Cl可知，若反應(yīng)過程中轉(zhuǎn)移了0.3 mol電子，則還原產(chǎn)物氯離子的物質(zhì)的量為0.15 mol，故答案為： 0.15。