Question

【題目】鐵及其化合物在生產和生活中有廣泛的應用。

Ⅰ、高鐵酸鈉（Na2FeO4）是一種新型凈水劑，工業(yè)上制備高鐵酸鈉的反應原理為：

Fe(OH)3 + NaClO + NaOH →Na2FeO4 + X + H2O(未配平), 則X的電子式為_______ ，反應中被氧化的物質是_________（寫化學式）。

Ⅱ、鐵紅顏料跟某些油料混合，可以制成防銹油漆。工業(yè)制硫酸產生的硫酸渣中主要含Fe2O3、SiO2、Al2O3、MgO等，用硫酸渣制備鐵紅（Fe2O3）的過程如下：

已知：

沉淀物	Fe(OH)3	Al(OH)3	Fe(OH)2	Mg(OH)2
開始沉淀pH	2.7	3.8	7.6	9.4
完全沉淀pH	3.2	5.2	9.7	12.4

已知FeS2是一種黃色難溶于水的固體。

（1）酸溶過程中Fe2O3與稀硫酸反應的化學方程式為______________________；

“濾渣A”主要成份的化學式為__________________。

（2）還原過程中加入FeS2的目的是將溶液中的Fe3+還原為Fe2+，而本身被氧化為H2SO4，寫出該反應的離子方程式_________________。

（3）為確保鐵紅的質量和純度，氧化過程中加NaOH調節(jié)溶液pH的范圍是____；如果加NaOH調節(jié)溶液pH=a，則濾液B中c（Fe3+）=____mol/L（25℃時，Ksp[Fe(OH)3]=4×10﹣38）

（4）以甲醚、空氣、氫氧化鉀溶液為原料，石墨為電極可以構成燃料電池。該電池負極的電極反應式為________________ 。

Answer 1

【答案】 Fe（OH）3 Fe2O3 + 3H2SO4 == Fe2(SO4) 3 + 3H2O SiO2 FeS2 +14 Fe3 + + 8 H2O =15Fe2 + + 2 SO42- + 16 H+ 。 3.2≤PH＜3.8 4×10（4-3a） CH3OCH3+16OH--12e-=2CO32-+11H2O

【解析】Ⅰ、根據元素化合價變化配平書寫化學方程式，鐵元素化合價+3價變化為+6價，氯元素化合價+1價應變化為-1價，2Fe（OH）3+3NaClO+4NaOH=2Na2FeO4+3X+5H2O可知，反應前鐵、氧、氫、鈉、氯的原子個數分別是：2、13、10、7、3，反應后鐵、氧、氫、鈉、氯的原子個數分別是：2、13、10、4、0，所以每個X中含有1個鈉離子和1個氯離子，X是氯化鈉，其電子式為，反應中被氧化的物質是Fe(OH)3；

Ⅱ、硫酸渣中含Fe2O3、SiO2、Al2O3、MgO等，稀硫酸溶解主要除去不與酸反應的SiO2，加入FeS2將溶液中的Fe3+還原為Fe2+，再加氫氧化鈉和空氣，調節(jié)溶液的pH的范圍是3.2～3.8主要是使三價鐵沉淀，而二價鎂，三價鋁都不沉淀，最后洗滌、烘干、研磨使氫氧化鐵分解生成氧化鐵，從而得到鐵紅；
（1）氧化鐵與硫酸反應生成硫酸鐵和水，方程式為：Fe2O3+3H2SO4═Fe2（SO4） 3+3H2O；因二氧化硅不與硫酸反應，故“濾渣A”主要成份的化學式為SiO2；
（2）FeS2中S元素的化合價從-1價升高到+6價，2個S原子轉移14個電子，Fe3+轉移1個電子，則二者的計量數之比為1：14，根據S守恒可知SO42-前面的化學計量數為2，根據氧守恒可知H20前面化學計量數為8，根據H守恒可知H+前化學計量數為16，則反應的離子方程式為：FeS2+14Fe3++8H2O═15Fe2++2SO42-+16H+；
（3）根據幾種離子沉淀的pH，使Fe3+沉淀完全的PH為3.2，其他離子開始沉淀PH為3.8，因此所選PH因介于3.2和3.8之間，如果加NaOH調節(jié)溶液的pH=a，c（OH-）=，25℃時，Ksp[Fe（OH）3]=4×10-38 ，則濾液B中的c（Fe3+）==4×10（4-3a）；

（4）該燃料電池中，負極上甲醚失電子和氫氧根離子反應生成碳酸根離子和水，電極反應式為CH3OCH3+16OH--12e-=2CO32-+11H2O。