题目内容
（2013?泰安三模）铁是地壳中含量第二的金属元素，其单质、合金化合物在生产生活中的应用广泛．
（一）工业废水中有一定量的Cr2
和Cr
，它们会对人类及生态系统产生很大的危害，必须进行处理．常用的处理方法是电解法，该法用Fe作电极电解含Cr2
的酸性废水，随着电解的进行，阴极附近溶液pH升高，产生Cr（OH）3沉淀．
（1）用Fe作电极的目的是
（2）阴极附近溶液pH升高的原因是
（二）氮化铁磁粉是一种磁记录材料，利用氨气在400℃以上分解得到的氮原子渗透到高纯铁粉中可制备氮化铁．制备高纯铁涉及的主要生产流程如图所示：
已知：①某赤铁矿石含60.0%Fe2O3、3.6%FeO，还含有Al2O3、MnO2、CuO等．
②部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH：
（3）步骤②中加双氧水的目的是
（4）如何判断步骤③中沉淀是否洗涤干净？
（一）工业废水中有一定量的Cr2
| O | 2- 7 |
| O | 2- 4 |
| O | 2- 7 |
（1）用Fe作电极的目的是
提供还原剂Fe2+
提供还原剂Fe2+
．（2）阴极附近溶液pH升高的原因是
2H+-2e-═H2↑
2H+-2e-═H2↑
（用电极反应式解释）；溶液中同时生成的沉淀还有Fe（OH）3
Fe（OH）3
．（二）氮化铁磁粉是一种磁记录材料，利用氨气在400℃以上分解得到的氮原子渗透到高纯铁粉中可制备氮化铁．制备高纯铁涉及的主要生产流程如图所示：
已知：①某赤铁矿石含60.0%Fe2O3、3.6%FeO，还含有Al2O3、MnO2、CuO等．
②部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH：
| 沉淀物 | Al（OH）3 | Fe（OH）3 | Fe（OH）2 | Cu（OH）2 |
| pH | 5.2 | 3.2 | 9.7 | 6.7 |
将Fe2+氧化为Fe3+
将Fe2+氧化为Fe3+
，pH控制在3.4的作用是铁离子完全转化为沉淀，而其他离子不沉淀
铁离子完全转化为沉淀，而其他离子不沉淀
；已知25℃时，Ksp[Cu(OH)2]=2.0×10-20，该温度下反应：Cu2++2H2O?Cu（OH）2+2H+的平衡常数K=5.0×10-9
5.0×10-9
．（4）如何判断步骤③中沉淀是否洗涤干净？
取少量最后一次的洗涤液于试管中，滴加氯化钡溶液，若有白色沉淀生成，则表明沉淀没有洗净，若无沉淀生成，则表明已洗净
取少量最后一次的洗涤液于试管中，滴加氯化钡溶液，若有白色沉淀生成，则表明沉淀没有洗净，若无沉淀生成，则表明已洗净
．分析：（一）用Fe作电极电解含Cr2
的酸性废水，随着电解的进行，阴极附近溶液pH升高，产生Cr（OH）3沉淀．
（1）Fe在阳极上失去电子生成亚铁离子，具有还原性；
（2）阴极发生氢离子放电生成氢气，同时生成氢氧根离子，与金属阳离子结合生成不溶性碱；
（二）（3）步骤②中利用双氧水的氧化性，pH控制在3.4可使铁离子完全转化为沉淀，25℃时，c（Cu2+）×c（OH-）2=2.0×10-20，Cu2++2H2O?Cu（OH）2+2H+的平衡常数K=
=
；
（4）沉淀是否洗涤干净，取最后一次的滤液证明不含硫酸根离子即可．
| O | 2- 7 |
（1）Fe在阳极上失去电子生成亚铁离子，具有还原性；
（2）阴极发生氢离子放电生成氢气，同时生成氢氧根离子，与金属阳离子结合生成不溶性碱；
（二）（3）步骤②中利用双氧水的氧化性，pH控制在3.4可使铁离子完全转化为沉淀，25℃时，c（Cu2+）×c（OH-）2=2.0×10-20，Cu2++2H2O?Cu（OH）2+2H+的平衡常数K=
| c(H+)2 |
| c(Cu2+) |
| (KW)2 |
| Ksp |
（4）沉淀是否洗涤干净，取最后一次的滤液证明不含硫酸根离子即可．
解答：解：（一）用Fe作电极电解含Cr2
的酸性废水，随着电解的进行，阴极附近溶液pH升高，产生Cr（OH）3沉淀．
（1）Fe在阳极上失去电子生成亚铁离子，具有还原性，则Fe作电极的目的是提供还原剂Fe2+，故答案为：提供还原剂Fe2+；
（2）阴极发生氢离子放电生成氢气，电极反应为2H+-2e-═H2↑，同时生成的氢氧根离子与金属阳离子结合生成不溶性碱，则生成Cr（OH）3、Fe（OH）3，
故答案为：2H+-2e-═H2↑；Fe（OH）3；
（二）（3）步骤②中利用双氧水的氧化性将Fe2+氧化为Fe3+，由表格中的数据可知pH控制在3.4可使铁离子完全转化为沉淀，而其他离子不沉淀；25℃时，c（Cu2+）×c（OH-）2=2.0×10-20，Cu2++2H2O?Cu（OH）2+2H+的平衡常数K=
=
=
=5.0×10-9，
故答案为：将Fe2+氧化为Fe3+；铁离子完全转化为沉淀，而其他离子不沉淀；5.0×10-9；
（4）沉淀是否洗涤干净，取最后一次的滤液证明不含硫酸根离子即可，则判断步骤③中沉淀是否洗涤干净的操作为取少量最后一次的洗涤液于试管中，滴加氯化钡溶液，若有白色沉淀生成，则表明沉淀没有洗净，若无沉淀生成，则表明已洗净，故答案为：取少量最后一次的洗涤液于试管中，滴加氯化钡溶液，若有白色沉淀生成，则表明沉淀没有洗净，若无沉淀生成，则表明已洗净．
| O | 2- 7 |
（1）Fe在阳极上失去电子生成亚铁离子，具有还原性，则Fe作电极的目的是提供还原剂Fe2+，故答案为：提供还原剂Fe2+；
（2）阴极发生氢离子放电生成氢气，电极反应为2H+-2e-═H2↑，同时生成的氢氧根离子与金属阳离子结合生成不溶性碱，则生成Cr（OH）3、Fe（OH）3，
故答案为：2H+-2e-═H2↑；Fe（OH）3；
（二）（3）步骤②中利用双氧水的氧化性将Fe2+氧化为Fe3+，由表格中的数据可知pH控制在3.4可使铁离子完全转化为沉淀，而其他离子不沉淀；25℃时，c（Cu2+）×c（OH-）2=2.0×10-20，Cu2++2H2O?Cu（OH）2+2H+的平衡常数K=
| c(H+)2 |
| c(Cu2+) |
| (KW)2 |
| Ksp |
| (1×10-14)2 |
| 2.0×10-20 |
故答案为：将Fe2+氧化为Fe3+；铁离子完全转化为沉淀，而其他离子不沉淀；5.0×10-9；
（4）沉淀是否洗涤干净，取最后一次的滤液证明不含硫酸根离子即可，则判断步骤③中沉淀是否洗涤干净的操作为取少量最后一次的洗涤液于试管中，滴加氯化钡溶液，若有白色沉淀生成，则表明沉淀没有洗净，若无沉淀生成，则表明已洗净，故答案为：取少量最后一次的洗涤液于试管中，滴加氯化钡溶液，若有白色沉淀生成，则表明沉淀没有洗净，若无沉淀生成，则表明已洗净．
点评：本题以实验形式考查电解原理及难溶电解质的溶解平衡和沉淀转化，注意信息与所学知识的结合来解答，并注意氧化还原反应及表格数据的应用，题目难度中等．
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