题目内容
【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 | 2.3 | 7.5 | 3.4 |
完全沉淀 | 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+]离子,可部分水解生成聚合离子[Fe2(OH)42+].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 .
【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,析出晶体,促进反应进行;石墨;Fe﹣6e﹣+8OH﹣=FeO42﹣+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,所以答案是: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 mol,
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:mol=3:4,所以答案是:3:4;3Fe+4H2O(g)
Fe3O4+4H2;
(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,
所以答案是:4.4~7.5;
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+ ,
所以答案是: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,所以答案是: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﹣ , 所以电极反应式为:Fe﹣6e﹣+8OH﹣=FeO42﹣+4H2O,所以答案是:石墨;Fe﹣6e﹣+8OH﹣=FeO42﹣+4H2O.
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