题目内容

8.铁及其化合物在日常生活、生产中应用广泛.
(1)高铁酸钠(Na2FeO4)是水处理过程中的一种新型净水剂,它的氧化性比高锰酸钾更强,本身在反应中被还原成三价铁离子达到净水的目的.按要求回答下列问题:高铁酸钠主要通过如下反应制取:2Fe(OH)3+3NaClO+4NaOH═2Na2FeO4+3X+5H2O,则X的化学式NaCl,反应中Fe(OH)3被氧化.
(2)氧化铁红颜料跟某些油料混合,可以制成防锈油漆.以黄铁矿为原料制硫酸产生的硫酸渣中含Fe2O3、SiO2、Al2O3、MgO等,用硫酸渣制备铁红(Fe2O3)的过程如下:

①酸溶过程中Fe2O3与稀硫酸反应的化学方程式为Fe2O3+3H2SO4═Fe2(SO43+3H2O;“滤渣A”主要成份的化学式为SiO2
②还原过程中加入FeS2的目的是将溶液中的Fe3+还原为Fe2+,而本身被氧化为H2SO4,请完成该反应的离子方程式:FeS2+14Fe3++8H2O═15Fe2++2SO42-+16H+
③氧化过程中,O2、NaOH与Fe2+反应的离子方程式为4Fe2++O2+2H2O+8OH-=4Fe(OH)3↓.
④为了确保铁红的质量和纯度,氧化过程需要调节溶液的pH的范围是3.2~3.8,如果pH过大,可能引起的后果是Al3+、Mg2+形成沉淀,使制得的铁红不纯(几种离子沉淀的pH见表);滤液B可以回收的物质有(写化学式)Na2SO4、Al2(SO43、MgSO4
沉淀物Fe(OH)3Al(OH)3Fe(OH)2Mg(OH)2
开始沉淀pH2.73.87.69.4
完全沉淀pH3.25.29.712.4

分析 (1)根据元素守恒判断X的化学式;反应中化合价升高被氧化;
(2)硫酸渣中含Fe2O3、SiO2、Al2O3、MgO等,稀硫酸溶解主要除去不与酸反应的SiO2,加入FeS2将溶液中的Fe3+还原为Fe2+,再加氢氧化钠和空气,调节溶液的pH的范围是3.2~3.8主要是使三价铁沉淀,而二价镁,三价铝都不沉淀,最后洗涤、烘干、研磨使氢氧化铁分解生成氧化铁,从而得到铁红;
①氧化铁属于碱性氧化物,与酸反应生成盐和水;Fe2O3、Al2O3、MgO都和硫酸反应,二氧化硅不和酸反应;
②根据得失电子守恒和原子守恒来配平,FeS2中S元素的化合价从-1价升高到+6价,2个S原子转移14个电子,Fe3+转移1个电子,则二者的计量数之比为1:14,根据S守恒可知SO42-前面的化学计量数为2,根据氧守恒可知H20前面化学计量数为8,根据H守恒可知H+前化学计量数为16;
③NaOH与Fe2+反应生成的氢氧化亚铁易被氧化;
④根据几种离子沉淀的pH分析;因加入的是氢氧化钠来调节PH,所以滤液B中应是未沉淀离子的硫酸盐和硫酸钠.

解答 解:(1)2Fe(OH)3+3NaClO+4NaOH═2Na2FeO4+3X+5H2O,根据元素守恒可知X的化学式为NaCl;反应中Fe(OH)3中的Fe元素是化合价升高被氧化,
故答案为:NaCl;Fe(OH)3
(2)硫酸渣中含Fe2O3、SiO2、Al2O3、MgO等,稀硫酸溶解主要除去不与酸反应的SiO2,加入FeS2将溶液中的Fe3+还原为Fe2+,再加氢氧化钠和空气,调节溶液的pH的范围是3.2~3.8主要是使三价铁沉淀,而二价镁,三价铝都不沉淀,最后洗涤、烘干、研磨使氢氧化铁分解生成氧化铁,从而得到铁红;
①氧化铁与硫酸反应生成硫酸铁和水,方程式为:Fe2O3+3H2SO4═Fe2(SO43+3H2O;因二氧化硅不与硫酸反应,故“滤渣A”主要成份的化学式为SiO2
故答案为:Fe2O3+3H2SO4═Fe2(SO43+3H2O;SiO2
②FeS2中S元素的化合价从-1价升高到+6价,2个S原子转移14个电子,Fe3+转移1个电子,则二者的计量数之比为1:14,根据S守恒可知SO42-前面的化学计量数为2,根据氧守恒可知H20前面化学计量数为8,根据H守恒可知H+前化学计量数为16,则反应的离子方程式为:1FeS2+14Fe3++8H2O═15Fe2++2SO42-+16H+
故答案为:8;2;16H+
③Fe2+与OH-反应生成4Fe(OH)2,Fe(OH)2不稳定易被氧气氧化为Fe(OH)3,用化合价升价法配平方程式为4Fe2++O2+2H2O+8OH-=4Fe(OH)3↓,
故答案为:4Fe2++O2+2H2O+8OH-=4Fe(OH)3↓;
④根据几种离子沉淀的pH,如果pH过大,Al3+、Mg2+形成沉淀,使制得的铁红不纯;未沉淀的离子为Na+、Mg2+、Al3+,故滤液B可以回收的物质有Na2SO4、Al2(SO43、MgSO4
故答案为:Al3+、Mg2+形成沉淀,使制得的铁红不纯;Na2SO4、Al2(SO43、MgSO4

点评 本题通过制备铁红,考查了物质制备方案的设计及化学实验基本操作方法的综合应用,题目难度中等,明确制备流程及化学实验基本操作方法为解答关键,试题充分考查了学生的分析、理解能力及化学实验能力.

练习册系列答案
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3.实验室常利用甲醛(HCHO)法测定(NH42SO4样品中氮的质量分数,其反应原理为:4NH4++6HCHO=3H++6H2O+(CH26N4H+[滴定时,1mol (CH26N4H+与 l mol H+相当],然后用NaOH标准溶液滴定反应生成的酸.
某兴趣小组用甲醛法进行了如下实验:
步骤I  称取样品1.500g.
步骤Ⅱ将样品溶解在250mL容量瓶中,定容,充分摇匀.
步骤Ⅲ移取25.00mL样品溶液于250mL锥形瓶中,加入10mL 20%的中性甲醛溶液,摇匀、静置5min后,加入1~2滴酚酞试液,用NaOH标准溶液滴定至终点.按上述操作方法再重复2次.
(1)上述操作步骤Ⅱ是否正确否(填“是”或“否”);若不正确,请改正将样品溶解在小烧杯中,冷却后转移至容量瓶中 (若正确,此空不填).
(2)根据步骤Ⅲ填空:
①该实验用的是50mL滴定管,如果液面处的读数是amL,则滴定管中液体的体积D(填代号)
A.是amL       B.是(50-a)mL      C.一定大于amlL    D.一定大于(50-a)mlL②碱式滴定管用蒸馏水洗涤后,直接加入NaOH标准溶液进行滴定,则测得样品中氮的质量分数偏高(填“偏高”、“偏低”或“无影响”).
③锥形瓶用蒸馏水洗涤后,水未倒尽,则滴定时用去NaOH标准溶液的体积无影响(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)
④滴定时边滴边摇动锥形瓶,眼睛应观察锥形瓶内溶液颜色的变化.
⑤滴定达到终点时现象:溶液由无色变为粉红(或浅红)色,且半分钟内不变色.
(3)滴定结果如下表所示:
滴定
次数
待测溶液的
体积/mL
标准溶液的体积/mL
滴定前刻度滴定后刻度
125.001.0221.03
225.002.0021.99
325.000.2020.20
若NaOH标准溶液的浓度为0.1010mol•L-1,则该样品中氮的质量分数为18.85%.

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