Question

【题目】金属铁是般常用的金属之一，其铁合金及其化合物有着重要的用途。

（l）某种铁碳化合物X是炼钢的原料，经分析可知，X中铁、碳两元素的质量比为14：1，则X的化学式________；X在足量的空气中高温煅烧，生成有磁性的固体Y和能使澄消石灰水变浑浊的气体，该反应的化学方程式为___________________。

（2）铁钛合金是一种常用不锈钢材料，某同学在探究该合金性质时，往含有TiO2+、Fe3+溶液中加入铁屑至溶液显紫色，该过程中发生的反应有：

①2Fe3++Fe＝3Fe2+ ②Ti3+（紫色）＋Fe3++H2O=TiO2+（无色）+Fe2+＋2H+

③_______________________。

（3）氧化铁是重要的工业原料，用废铁屑制备它的流程如下：

回答下列问题：

①操作Ⅱ的名称是_________。

②请完成生成FeCO3沉淀的离子方程式：_____________；FeCO3达到沉淀溶解平衡时，室温下测得溶液的pH为8，c(Fe2+)为1.0×10-5mol/L。试判断所得FeCO3固体是否混有Fe(OH)2:____（填“是”或“否”），请通过简单计算说明理由___________。

（已知Ksp[Fe(OH)2]=4.9×10-17mol3·L-3 、Ksp[FeCO3]=2.1×10-11mol2·L-2）

③煅烧如果不充分，产品中将有Fe2+存在，试设计实验检验产品中有无Fe2+。

_______________________________。

Answer 1

【答案】 Fe3C Fe3C+2O2 Fe3O4+CO2 2TiO2++Fe+4H+=2Ti3++Fe2++2H2O 洗涤 Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+CO2↑+H2O 否 c(Fe2+)·c2(OH-)=1.0×10-5×(1×10-6)2=1.0×10-17，故无Fe(OH)2生成 取样品放入试管中，加入稀硫酸充分溶解得到溶液，滴入K3[Fe(CN)6]，若有蓝色沉淀生成，证明含有亚铁离子，否则不存在

【解析】（1）X中铁、碳两元素的质量比为14：1，则二者的个数之比是14/56:1/12=3:1，因此X的化学式Fe3C。在足量的空气中高温煅烧生成四氧化三铁和二氧化碳，反应为Fe3C+2O2 Fe3O4+CO2；（2）根据①②反应以及溶液显紫色可知发生的反应还有2TiO2++Fe+4H+＝2Ti3++Fe2++2H2O；（3）①从溶液中得到沉淀需要洗涤，则操作Ⅱ的名称是洗涤。②亚铁离子和碳酸氢根反应生成碳酸亚铁，即生成FeCO3沉淀的离子方程式为Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+CO2↑+H2O；由于c(Fe2+)·c2(OH-)=1.0×10-5×(1×10-6)2=1.0×10-17<Ksp[Fe(OH)2]，故无Fe(OH)2生成；③检验亚铁离子的实验方案是：取样品放入试管中，加入稀硫酸充分溶解得到溶液，滴入K3[Fe(CN)6]，若有蓝色沉淀生成，证明含有亚铁离子，否则不存在。