题目内容
【题目】Ⅰ．工业上利用电解饱和食盐水生产氯气(Cl2)、烧碱和氢气的化学方程式是：2NaCl＋2H2O
2NaOH＋Cl2↑＋H2↑。
（1）用双线桥表示出电子转移的方向和数目________，题干中反应改写成离子方程式是____。
（2）电解食盐水的过程中，被还原的元素是____________，氧化产物是______。
Ⅱ．四氧化三铁（Fe3O4）磁性纳米颗粒稳定、容易生产且用途广泛，是临床诊断、生物技术和环境化学领域多种潜在应用的有力工具。水热法制备Fe3O4纳米颗粒的反应是：3Fe2++2S2O32-+O2+xOH-＝Fe3O4↓+S4O62-+2H2O。请回答下列问题。
（1）水热法制备Fe3O4纳米颗粒的反应中，还原剂是__________。
（2）反应的化学方程式中x=______。
（3）每生成1 mol Fe3O4，反应转移的电子为____mol，被Fe2+还原的O2的物质的量为_____mol。
【答案】
2Cl－＋2H2O
2OH－＋Cl2↑＋H2↑ 氢元素(或H) 氯气(或Cl2) Fe2+和S2O32- 4 4 0.5
【解析】
根据反应中相关元素的化合价变化情况、氧化还原反应的有关概念以及原子守恒和电子转移守恒分析解答。
Ⅰ．（1）氯化钠中氯元素的化合价从－1价升高到0价，失去电子，水中氢元素化合价从+1价降低到0价，得到电子，根据电子转移守恒可知反应中转移2个电子，则用双线桥表示出电子转移的方向和数目为，反应的离子方程式为2Cl－＋2H2O2OH－＋Cl2↑＋H2↑。
（2）电解食盐水的过程中，水中氢元素化合价从+1价降低到0价，得到电子，被还原的元素是氢元素。氯元素失去电子，发生氧化反应，氧化产物是氯气。
Ⅱ．（1）根据方程式可知水热法制备Fe3O4纳米颗粒的反应中铁元素和硫元素化合价升高，失去电子，被氧化，所以还原剂是Fe2+和S2O32-。
（2）根据氢原子守恒可知反应的化学方程式中x=4。
（3）反应中只有氧气中氧元素化合价降低，氧气是氧化剂，每生成1 mol Fe3O4，消耗1mol氧气，因此反应转移的电子为4mol。根据方程式可知3mol亚铁离子参加反应只有2mol被氧化，化合价从+2价升高到+3价，则根据电子得失守恒可知被Fe2+还原的O2的物质的量为2mol÷4＝0.5mol。
【题目】纳米级Fe3O4呈黑色，因其有磁性且粒度小而在磁记录材料、生物功能材料等诸多领域有重要应用，探究其制备和用途意义重大。
(1)还原-沉淀法：①用还原剂Na2SO3将一定量Fe3+可溶盐溶液中的1/3Fe3+还原，使Fe2+和Fe3+的物质的量比为1：2。②然后在①所得体系中加入氨水，铁元素完全沉淀形成纳米Fe3O4。写出②过程的离子方程式：__________________________。
当还原后溶液中c(Fe2+)：c(Fe3+)=2：1时，由下表数据可知，产品磁性最大，可能的原因是___________________________ 。
c(Fe2+)：c(Fe3+) | 沉淀性状 | 磁性大小 |
1：3 | 红棕色 | 92.7% |
1：2 | 棕色 | 96.5% |
2：1 | 黑色 | 100% |
(2)电化学法也可制备纳米级Fe3O4，用面积为4cm2的不锈钢小球(不含镍、铬)为工作电极，铂丝作阴极，用Na2SO4溶液作为电解液，电解液的pH维持在10左右，电流50mA。生成Fe3O4的电极反应为________________________。
(3)已知：H2O(l)=H2(g)+1/2O2(g) △H=+285.5kJ·mol-1，以太阳能为热源分解Fe3O4，经由热化学铁氧化合物循环分解水制H2的过程如下，完善以下过程Ⅰ的热化学方程式。
过程Ⅰ：________________________________，
过程Ⅱ：3FeO(s)+H2O(l)=H2(g)+Fe3O4(s) △H=+128.9kJ·mol-1
(4)磁铁矿(Fe3O4)常作冶铁的原料，主要反应为：Fe3O4(s)+4CO(g)
3Fe(s)+4CO2(g)，该反应的△H<0，T℃时，在IL恒容密闭容器中，加入Fe3O4、CO各0.5mol，10min后反应达到平衡时，容器中CO2的浓度是0.4mol·L-1。
①T℃时，10min内用Fe3O4表示的平均反应速率为_____g·min-1。
②其他条件不变时，该反应在不同温度下，CO2含量随时间的变化φ(CO2)-t曲线如图所示，温度T1、T2、T3由大到小的关系是_________________，判断依据是___________________。
