Question

【题目】铁及其化合物在生产和生活中有广泛的应用。

(1)铁元素在元素周期表中的位置为________________。

(2)等物质的量的铁分别与足量的盐酸、水蒸气在一定条件下反应，产生相同条件下的气体体积比为__________；铁在高温条件下与水蒸气反应的化学方程式为______________________________________________________________。

(3)碱式硫酸铁[Fe(OH)SO4]是一种用于污水处理的新型高效絮凝剂，在医药上也可用于治疗消化性溃疡出血。工业上利用废铁屑(含少量氧化铝、氧化铁等)生产碱式硫酸铁的工艺流程如图：

已知：常温下，部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：

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

①加入少量NaHCO3的目的是调节pH，应控制pH的范围为____________。

②碱式硫酸铁溶于水后产生的[Fe(OH)]2＋，可部分水解生成聚合离子[Fe2(OH)4]2＋。该水解反应的离子方程式为_______________________________。

(4)高铁酸钾(K2FeO4)也是常用的水处理剂。它的制备方法有多种。

①熔融法又称为过氧化钠氧化法。先在高温熔融的条件下制备高铁酸钠：Fe＋3Na2O2===Na2FeO4＋2Na2O，再将高铁酸钠加入到氢氧化钾溶液里，发生反应：2KOH＋Na2FeO4===K2FeO4＋2NaOH，请根据复分解反应原理分析该反应发生的原因：_________________________________________________________________。

②电解法制备高铁酸钾。铁和石墨分别做两个电极的电极材料，氢氧化钠溶液做电解液实现电解制备。阴极的电极材料为__________，写出阳极的电极反应式为_______________________________________________________。

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，析出结晶，促进反应进行 石墨 Fe－6e－＋8OH－===FeO＋4H2O

【解析】（1）铁是26号元素，在元素周期表中的位置为第四周期Ⅷ族；

（2）令Fe的物质的量为1mol，则：

Fe+2HCl=FeCl2+H2↑

1mol 1mol

3Fe＋4H2O(g) Fe3O4＋4H2

1mol 4/3mol

相同条件下体积之比等于物质的量之比，则两反应中生成氢气体积之比为1mol：4/3mol=3：4；

（3）①制备硫酸亚铁，应与硫酸铝分离，应调节溶液pH生成Al(OH)3，要避免生成应Fe(OH)2沉淀，控制pH在4.4～7.5之间；②[Fe(OH)]2＋离子，可部分水解生成[[Fe2(OH)4]2＋聚合离子，根据电荷守恒和质量守恒可写出反应的离子方程式为2[Fe(OH)]2＋＋2H2O[Fe2(OH)4]2＋＋2H＋；

（4）①复分解反应的条件是生成沉淀、气体或者弱电解质，因为K2FeO4溶解度小，析出晶体，促进反应进行；②铁发生氧化反应作阳极，所以阴极是石墨，铁转化为FeO42-，因此电极反应式为：Fe－6e－＋8OH－＝FeO42－＋4H2O。