Question

【題目】鐵及其化合物在生產(chǎn)和生活中有廣泛的應(yīng)用。

(1)鐵元素在元素周期表中的位置為________________。

(2)等物質(zhì)的量的鐵分別與足量的鹽酸、水蒸氣在一定條件下反應(yīng)，產(chǎn)生相同條件下的氣體體積比為__________；鐵在高溫條件下與水蒸氣反應(yīng)的化學方程式為______________________________________________________________。

(3)堿式硫酸鐵[Fe(OH)SO4]是一種用于污水處理的新型高效絮凝劑，在醫(yī)藥上也可用于治療消化性潰瘍出血。工業(yè)上利用廢鐵屑(含少量氧化鋁、氧化鐵等)生產(chǎn)堿式硫酸鐵的工藝流程如圖：

已知：常溫下，部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH見下表：

沉淀物	Fe3＋	Fe2＋	Al3＋
開始沉淀(pH)	2.3	7.5	3.4
完全沉淀(pH)	3.2	9.7	4.4

①加入少量NaHCO3的目的是調(diào)節(jié)pH，應(yīng)控制pH的范圍為____________。

②堿式硫酸鐵溶于水后產(chǎn)生的[Fe(OH)]2＋，可部分水解生成聚合離子[Fe2(OH)4]2＋。該水解反應(yīng)的離子方程式為_______________________________。

(4)高鐵酸鉀(K2FeO4)也是常用的水處理劑。它的制備方法有多種。

①熔融法又稱為過氧化鈉氧化法。先在高溫熔融的條件下制備高鐵酸鈉：Fe＋3Na2O2===Na2FeO4＋2Na2O，再將高鐵酸鈉加入到氫氧化鉀溶液里，發(fā)生反應(yīng)：2KOH＋Na2FeO4===K2FeO4＋2NaOH，請根據(jù)復分解反應(yīng)原理分析該反應(yīng)發(fā)生的原因：_________________________________________________________________。

②電解法制備高鐵酸鉀。鐵和石墨分別做兩個電極的電極材料，氫氧化鈉溶液做電解液實現(xiàn)電解制備。陰極的電極材料為__________，寫出陽極的電極反應(yīng)式為_______________________________________________________。

Answer 1

【答案】 第四周期Ⅷ族 3∶4 3Fe＋4H2O(g) Fe3O4＋4H2 4.4～7.5 2[Fe(OH)]2＋＋2H2O [Fe2(OH)4]2＋＋2H＋ K2FeO4溶解度小，析出結(jié)晶，促進反應(yīng)進行 石墨 Fe－6e－＋8OH－===FeO＋4H2O

【解析】（1）鐵是26號元素，在元素周期表中的位置為第四周期Ⅷ族；

（2）令Fe的物質(zhì)的量為1mol，則：

Fe+2HCl=FeCl2+H2↑

1mol 1mol

3Fe＋4H2O(g) Fe3O4＋4H2

1mol 4/3mol

相同條件下體積之比等于物質(zhì)的量之比，則兩反應(yīng)中生成氫氣體積之比為1mol：4/3mol=3：4；

（3）①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；②[Fe(OH)]2＋離子，可部分水解生成[[Fe2(OH)4]2＋聚合離子，根據(jù)電荷守恒和質(zhì)量守恒可寫出反應(yīng)的離子方程式為2[Fe(OH)]2＋＋2H2O[Fe2(OH)4]2＋＋2H＋；

（4）①復分解反應(yīng)的條件是生成沉淀、氣體或者弱電解質(zhì)，因為K2FeO4溶解度小，析出晶體，促進反應(yīng)進行；②鐵發(fā)生氧化反應(yīng)作陽極，所以陰極是石墨，鐵轉(zhuǎn)化為FeO42-，因此電極反應(yīng)式為：Fe－6e－＋8OH－＝FeO42－＋4H2O。