题目内容
【题目】铁是人类较早使用的金属之一．运用铁及其化合物的知识，完成下列问题．
Ⅰ．（1）所含铁元素既有氧化性又有还原性的物质是_______（用字母代号填）．
A．Fe B．FeCl3 C．FeSO4 D．Fe2O3
（2）取一定量氯化亚铁固体，配制成0.1 mol/L 的溶液。检验亚铁离子是否被氧化的方法：______________________________________________。
Ⅱ．工业上用赤铁矿（含Fe2O3、FeO，也含有Al2O3、MnO2、CuO、SiO2等）制备绿矾FeSO4·7H2O的流程如下：
（1）氢氧化钠溶液加入赤铁矿中发生反应的离子方程式为____________；_________________。
（2）向滤渣Ⅰ中加入过量的试剂a为___________，过量的试剂b投入到滤液Ⅱ发生的所有反应的离子方程式为______________；_________________；________________。
（3）实验室中操作①②③的名称为_________________________。
（4）操作④隔绝空气的目的是_______________________________________________。
Ⅲ. 高铁酸钾（K2FeO4）是一种新型、高效、多功能绿色水处理剂，比Cl2、O2、ClO2、KMnO4氧化性更强，无二次污染，工业上是先制得高铁酸钠，然后在低温下，向高铁酸钠溶液中加入KOH至饱和，使高铁酸钾析出。
（1）干法制备高铁酸钠的主要反应为：2FeSO4 + 6 Na2O2 = 2Na2FeO4 + 2Na2O + 2Na2SO4 + O2↑，该反应中Na2O2 是________（填氧化剂、还原剂），与CO2反应的化学反应方程式_________________________。
（2）湿法制备高铁酸钾的反应体系中有六种微粒：Fe(OH)3、ClO－、OH－、FeO42-、Cl－、H2O。
①碱性条件下，氧化剂和还原剂的物质的量的比为3:2发生反应，写出并配平湿法制高铁酸钾的离子反应方程式：___________________________________________________________。
②若反应过程中转移了0.3mol电子，则还原产物的物质的量为____mol。
【答案】C 取少量溶液于试管中，滴入几滴KSCN溶液，若显血红色，则含有Fe3+，亚铁离子被氧化 Al2O3+2OH-=2AlO2－+H2O SiO2+2OH-=SiO32-+H2O 硫酸(H2SO4) Fe＋2Fe3+＝3Fe2+ Fe＋Cu2+＝Cu＋Fe2+ Fe＋2H+＝H2↑＋Fe2+ 过滤 防止溶液中的Fe2+被空气氧化为Fe3+ 氧化剂、还原剂 2Na2O2+2CO2 = 2Na2CO2+O2 2Fe（OH）3 + 3ClO- + 4OH- = 2FeO42- + 3Cl- + 5H2O 0.15
【解析】
I.（1）元素化合价升高，做还原剂，具有还原性；元素化合价降低，做氧化剂，具有氧化性；
（2）选用KSCN溶液可检验Fe3+的存在；
II. 赤铁矿（含Fe2O3、FeO，也含有Al2O3、MnO2、CuO、SiO2等），由制备流程可知，加NaOH后，Al2O3、SiO2与NaOH反应，则滤液I中含OH-、AlO2-、SiO32-，滤渣I中含Fe2O3、FeO、MnO2、CuO，加试剂a为硫酸，操作①②均为过滤，滤液Ⅱ中含硫酸、Fe2（SO4）3、FeSO4、CuSO4，试剂b为Fe，操作③为过滤，滤渣Ⅲ为Cu、Fe，滤液Ⅲ含FeSO4，蒸发浓缩、冷却结晶得到绿矾FeSO4·7H2O，以此来解答。
Ⅲ. （1）根据氧化还原反应中化合价升高被氧化做还原剂，化合价降低被还原做氧化剂的规律分析作答，又过氧化钠与二氧化碳生成碳酸钠和氧气；
（2）①湿法制备高铁酸钾（K2FeO4）时，Fe(OH)3失电子被氧化生成K2FeO4，则C1O-作氧化剂被还原生成C1-，氢氧化铁必须在碱性条件下存在，所以该反应是在碱性条件下进行，再结合转移电子守恒配平方程式；
②根据化合价变化和电子转移情况来计算。
I.（1）所含铁元素既有氧化性又有还原性，应该处于中间价态，化合价既可以升高，又可以降低，
A. Fe化合价最低，不符合题意，故A项错误；
B. FeCl3铁元素为+3价，具有强氧化性，一般情况下没有还原性，故B项错误；
C. FeSO4中铁元素为+2价，即可升高又可降低，故C项符合题意；
D. Fe2O3铁元素为+3价，具有强氧化性，一般情况下没有还原性，故D项错误；
答案选C；
（2）Fe2+容易被空气氧化为Fe3+，KSCN溶液遇到Fe3+溶液显红色，故检验亚铁离子是否被氧化的方法为：取少量溶液于试管中，滴入几滴KSCN溶液，若显血红色，则含有Fe3+，说明有亚铁离子被氧化，
故答案为：取少量溶液于试管中，滴入几滴KSCN溶液，若显血红色，则含有Fe3+，亚铁离子被氧化；
II. 赤铁矿（含Fe2O3、FeO，也含有Al2O3、MnO2、CuO、SiO2等），由制备流程可知，加NaOH后，Al2O3、SiO2与NaOH反应，则滤液I中含OH-、AlO2-、SiO32-，滤渣I中含Fe2O3、FeO、MnO2、CuO，所加试剂a为硫酸，操作①②均为过滤，滤液Ⅱ中含硫酸、Fe2（SO4）3、FeSO4、CuSO4，试剂b为Fe，操作③为过滤，滤渣Ⅲ为Cu、Fe，滤液Ⅲ含FeSO4，蒸发浓缩、冷却结晶得到绿矾FeSO4·7H2O，
（1）由上述分析知，Al2O3、SiO2可与NaOH反应，则氢氧化钠溶液加入赤铁矿中发生反应的离子方程式为：Al2O3+2OH-=2AlO2－+H2O；SiO2+2OH-=SiO32-+H2O，
故答案为：Al2O3+2OH-=2AlO2－+H2O；SiO2+2OH-=SiO32-+H2O；
（2）根据实验目的可知，试剂a为硫酸，因Fe2O3、FeO、CuO与过量的稀硫酸反应生成Fe2+、Fe3+、Cu2+，则滤液Ⅱ中含的溶质有硫酸、Fe2(SO4)3、FeSO4、CuSO4，要想得到FeSO4，除去过量的稀硫酸、Fe2(SO4)3和CuSO4，需要加入还原剂Fe，故过量的试剂b投入到滤液Ⅱ发生的所有反应的离子方程式为：Fe＋2Fe3+＝3Fe2+；Fe＋Cu2+＝Cu＋Fe2+；Fe＋2H+＝H2↑＋Fe2+，
故答案为：Fe＋2Fe3+＝3Fe2+；Fe＋Cu2+＝Cu＋Fe2+；Fe＋2H+＝H2↑＋Fe2+；
（3
故答案为：过滤；
（4）得到的FeSO4溶液易被空气氧化成Fe2(SO4)3，为防止Fe2+被空气氧化为Fe3+，需要隔绝空气，
故答案为：防止溶液中的Fe2+被空气氧化为Fe3+；
Ⅲ. （1）反应中Fe元素化合价由+2价升高为+6价，被氧化，FeSO4为还原剂，过氧化钠中O元素的化合价一半由1价降低为2价，另一半由1价升高为0，过氧化钠既是氧化剂也是还原剂，过氧化钠与二氧化碳会反应生成碳酸钠与氧气，其化学方程式为：2Na2O2+2CO2 = 2Na2CO2+O2，
故答案为：氧化剂、还原剂；2Na2O2+2CO2 = 2Na2CO2+O2；
（2）①湿法制备高铁酸钾（K2FeO4）时，Fe(OH)3失电子被氧化生成K2FeO4，Fe的化合价升高了3价，C1O作氧化剂被还原生成C1，氯元素的价态降了2价，根据电子守恒，得到铁元素物质前边系数是2，Cl的前边系数是3，氢氧化铁必须在碱性条件下存在，所以该反应是在碱性条件下进行，该离子反应为2Fe(OH)3+3ClO+4OH═2FeO42+3Cl+5H2O，
故答案为：2Fe(OH)3+3ClO+4OH═2FeO42+3Cl+5H2O；
②反应2Fe(OH)3+3ClO+4OH═2FeO42+3Cl+5H2O中转移电子是6 mol，还原产物为氯离子。根据关系式6e-
3 Cl可知，若反应过程中转移了0.3 mol电子，则还原产物氯离子的物质的量为0.15 mol，故答案为： 0.15。
