题目内容
氧化铁在工业上具有广泛的应用。
I．据报道，一定条件下利用FeO2与甲烷反应可制取“纳米级”的金属铁。其反应如下：
Fe2O3(s)＋3CH4(g)＝2Fe(s)＋3CO(g)＋6H2(g) △H＞0
（1）若反应在2L的密闭容器中进行，5min后达到平衡，测得反应生成Fe的质量为l.12g。则该段时间内CH4的平均反应速率为 ________________。
（2）反应达到平衡后，保持其他条件不变，仅改变某一相关元素，下列说法正确的是___(选填序号)。
a．若加入催化剂，v正增大，平衡向右移动
b．若温度升高，平衡常数K减小
c．若增大Fe2O3的量，平衡向右移动
d．若从反应体系中移走部分CO，可提高CH4的转化率
Ⅱ．工业上利用硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、A12O3、SiO2等)为原料提取Fe2O3，工艺
流程如下：试回答下列问题：
（3）步骤i烧渣中A12O3溶解的离子方程式为________________。
（4）步骤i、ⅱ、ⅲ都要进行的操作名称是__________________。
（5）结合下图，判断步骤ⅱ中调节溶液的pH不高于_________________。
（6）已知
计算反应Fe2＋(aq)＋2HCO3－(aq)
FeCO3(s)＋H2CO3(aq)的平衡常数为_______。
（7）在空气中煅烧FeCO3生成氧化铁的化学方程式为____________。
（8）结合所学化学知识，请你设计在实验室里从上述的硫铁矿烧渣中提取氧化铁的另一种简单方案。
（1）0.003mol/(L·min)没有单位扣1分）
（2）d
（3）Al2O3＋6H＋＝2Al3＋＋3H2O
（4）过滤
（5）7
（6）4.06×106或4．1×106
（7）4FeCO3＋O2
2Fe2O3＋4CO2
（8）取少量硫铁矿烧渣，加入足量热的浓氢氧化钠溶液，搅拌、过滤、洗涤、烘干（答案合理即可得分）
解析试题分析：I．（1）5min后达到平衡，测得反应生成Fe的质量为l.12g，物质的量是1.12g÷56g/mol＝0.02mol。因此根据方程式可知消耗甲烷的物质的量是0.03mol，其浓度是0.015mol/L，所以用甲烷表示的反应速率是0.015mol/L÷5min＝0.003mol/(L·min)。
（2）a．加入催化剂，正逆反应速率均增大，平衡不移动，a不正确；b．正方应是吸热反应，因此若温度升高，平衡向正反应方向移动，所以平衡常数K增大，b不正确；c．氧化铁是固体，因此若增大Fe2O3的量，平衡不移动，c不正确；d．若从反应体系中移走部分CO，降低生成物浓度，平衡向正反应方向移动，因此可提高CH4的转化率，d正确，答案选d。
Ⅱ．（3）A12O3溶解在稀硫酸中反应的离子方程式为Al2O3＋6H＋＝2Al3＋＋3H2O。
（4）步骤i、ⅱ、ⅲ中都产生不溶性固体，因此都要进行的操作名称是过滤。
（5）根据图像可知，亚铁离子开始沉淀时的pH值是7，所以要得到碳酸亚铁，则溶液的pH不能高于7，因此步骤ⅱ中调节溶液的pH不高于7。
（6）反应Fe2＋(aq)＋2HCO3－(aq)FeCO3(s)＋H2CO3(aq)的平衡常数K＝
＝
＝
＝
＝4.06×106。
（7）根据原子守恒可知，在空气中煅烧FeCO3生成氧化铁的同时还有CO2生成，因此反应的化学方程式为4FeCO3＋O22Fe2O3＋4CO2。
（8）由于氧化铝与二氧化硅均能和氢氧化钠溶液反应，而氧化铁与氢氧化钠溶液不反应，因此要提取氧化铁的实验方案可设计为取少量硫铁矿烧渣，加入足量热的浓氢氧化钠溶液，搅拌、过滤、洗涤、烘干。
考点：考查反应速率计算、外界条件对平衡状态和反应速率的影响；方程式书写、物质的分离与提纯、实验方案设计、平衡常数的有关计算
江苏省东海县矿产丰富，除了水晶制品名扬天下外，蛭石、蛇纹石等矿石储量大，品位高，其相关的耐火、保温隔热材料(主要成分为MgO、Al2O3)工业也较发达。某中学化学探究小组通过查阅相关资料，对蛭石的组成进行了实验探究。
Ⅰ.相关资料：①蛭石的成分可看成是由MgO、Fe2O3、Al2O3、SiO2组成；
②氢氧化物开始沉淀及沉淀完全时的pH：
| 氢氧化物 | Fe(OH)3 | Mg(OH)2 | Al(OH)3 |
| 沉淀的pH范围 | 1.5～4.1 | 9.4～12.4 | 3.3～5.2 |
Ⅱ.相关实验：
Ⅲ.实验数据：
①矿石样品质量为：8.22 g
②实验过程中得到固体的质量：A—2.40 g、D—2.14 g、F—1.56 g
③每次转化所得固体成分只有一种
请你根据以上内容和中学化学知识回答以下问题：
(1)过滤操作需要的玻璃仪器有：_____________________________________。
(2)写出由D制一种红色颜料的化学方程式：_____________________________________。
(3)工业上的耐火材料通常由F及滤液E进一步转化而成，请你根据滤液E中可能含有的成分，设计一个从滤液E制取耐火材料的实验方法：__________________________。
(4)滤液B与NaOH溶液反应时，应控制溶液的pH在7～8之间，这是因为_______________________________________________________。
(5)通过计算，写出用氧化物的形式表示蛭石组成的化学式：___________________________。
2K2S+K2SO3+3H2O，该反应的氧化剂与还原剂质量之比为___________。高铁酸盐在能源、环保等方面有着广泛的用途。湿法、干法制备高铁酸盐的原理如下表所示。
（1）工业上用湿法制备高铁酸钾（K2FeO4）的流程如图所示：
①洗涤粗品时选用异丙醇而不用水的理由是： 。
②反应II的离子方程式为 。
③高铁酸钾在水中既能消毒杀菌，又能净水，是一种理想的水处理剂．它能消毒杀菌是因为 它能净水的原因是 。
④已知25℃时Fe(OH)3的Ksp = 4.0×10-38，反应II后的溶液中c(Fe3+)=4.0×10-5 mol/L,则需要调整 时，开始生成Fe(OH)3（不考虑溶液体积的变化）。
（2）由流程图可见，湿法制备高铁酸钾时，需先制得高铁酸钠，然后再向高铁酸钠中加入饱和KOH溶液，即可析出高铁酸钾。①加入饱和KOH溶液的目的是： 。
②由以上信息可知：高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠 （填“大”或“小”）。
| 湿法 | 强碱性介质中，Fe(NO3)3与NaClO反应生成紫红色高铁酸盐溶液 |
| 干法 | Fe2O3、KNO3、KOH混合加热共熔生成紫红色高铁酸盐和KNO2等产物 |
（3）干法制备K2FeO4的反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。
（4）高铁电池是正在研制中的可充电干电池，高铁电池具有工作电压稳定， 放电时间长等优点，有人以高铁酸钾、二氧化硫和三氧化硫原料，以硫酸酸钾为电解质，用惰性电极设计成高温下使用的电池，写出该电池正极电极反应式： 。
3Fe＋4CO2，若有1 mol Fe3O4参加反应，转移电子的物质的量是________ mol。
xFe2O3的铝灰制备Al2(S04)3
当pH=2时，Fe3＋开始沉淀的浓度为_______________。