题目内容
工业上常用铁质容器盛装冷浓硫酸。为研究铁质材料与热浓硫酸的反应，某学习小组进行了以下探究活动：
（1）将已去除表面氧化物的铁钉（碳素钢）放入冷浓硫酸中，10分钟后移入硫酸铜溶液中，片刻后取出观察，铁钉表面无明显变化，其原因是__________ ______________________________________。
（2）另称取铁钉6．0g放入15．0ml浓硫酸中，加热，充分应后得到溶液X并收集到气体Y。
①甲同学认为X中除Fe3+外还可能含有Fe2+。写出生成Fe2+所有可能的离子反应方程式： 。
若要确认其中有Fe2+，应选用 （选填序号）。
a．KSCN溶液和氯水 b．铁粉和KSCN溶液
c．浓氨水 d．酸性KMnO4溶液
②乙同学取336ml（标准状况）气体Y通入足量溴水中，发生反应的化学方程式为： 。
然后加入足量BaCl2溶液，经适当操作后得干燥固体2．33g。由于此推知气体Y中SO2的体积分数为 。
（1）铁表面被钝化
（2）①Fe+2H+＝Fe2++H2↑ Fe+ 2Fe3+＝3Fe2+ d
②SO2+Br2+2H2O ＝ 2HBr+H2SO4 66．7%
解析试题分析：（1）铁在冷的浓硫酸中钝化，表面生成一层致密的氧化物保护膜，铁与CuSO4溶液被隔离。
（2）①随着反应的进行，硫酸的浓度逐渐减小，变为稀硫酸后，铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁，Fe过量，能与Fe3+反应生成Fe2+，离子方程式为：Fe+2H+＝Fe2++H2↑ Fe+ 2Fe3+＝3Fe2+；因为溶液含有Fe3+，所以不能用a、b、c项检验Fe2+，可利用Fe2+的还原性，用酸性KMnO4溶液检验Fe2+，故d项正确。
②Br2具有氧化性，SO2具有还原性，发生氧化还原反应，化学方程式为：SO2+Br2+2H2O ＝ 2HBr+H2SO4；2．33g为BaSO4的质量，根据S元素守恒可知：SO2～ BaSO4，n(SO2)=n(BaSO4)=2．33g÷233g/mol=0．01mol，所以SO2的体积分数为：0．01mol×22．4L/mol÷0．336L×100%= 66．7% 。
考点：本题考查物质的性质、方程式的书写、离子的检验，体积分数的计算。
用含有Al2O3及少量Fe2O3和SiO2的铝土矿制备净水剂——液体聚合硫酸铝铁，工艺流程如下（部分操作和条件略）：
I．向铝土矿中加入过量H2SO4后，加热、搅拌、过滤。
II．向滤液中加入一定量的FeSO4·7H2O和双氧水。
III．向溶液中加入Ca(OH)2固体，调节溶液的pH约为1，过滤。
IV．加入稳定剂，加热，得到产品。
（1）Fe2O3与H2SO4反应的离子方程式是___________。
（2）步骤I中过滤得到的滤渣成分是________（填化学式）。
（3）步骤I 中H2SO4的浓度与反应温度会影响铁与铝的浸出率。根据下图分析，步骤I 中H2SO4浓度的适宜范围是__________，反应的适宜温度是_________。
（4）步骤II中增大n(Fe3+)的离子方程式是_________。
（5）步骤III得到碱式硫酸铝铁[AlFe(OH)n(SO4)m]的溶液，则步骤II中应增大n(Fe3+)到
n(Al3+)﹕n(Fe3+)= 。
（6）研究表明，液体聚合硫酸铝铁的纯度越高，净水效果越好。已知：
一些物质在20℃时的溶解度
| 物质 | Ca(OH)2 | CaSO4 | Na2SO4 |
| 溶解度/g | 0.153 | 0.258 | 19.5 |
结合表中数据，解释步骤III中使用Ca(OH)2而不用NaOH的原因__________。
（7）铝土矿也可用于冶炼金属Al。以金属Al作阳极，稀硫酸作电解液，通过电解会使金属Al的表面生成致密坚硬的氧化膜，其电极反应式是_________。
某兴趣小组用废铁泥（主要成分为Fe2O3、FeO和少量Fe）制备磁性Fe3O4纳米材料的流程示意图如下：
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，步骤⑤中，相同条件下测得Fe3O4的产率与R的关系如图所示。
（1）步骤②中，主要反应的离子方程式是______。
（2）已知：Fe3+在pH＝2.8时沉淀完全； Fe2+在pH＝6.3时开始沉淀，在pH＝8.3时沉淀完全。
步骤③中，用NaOH溶液调pH至9，原因是______。
（3）浊液D中铁元素以FeOOH形式存在。步骤④中，反应的化学方程式是______。
（4）下列说法正确的是______（选填字母）。
a．步骤④中，当反应完成后需再加热一段时间
b．步骤⑤中，反应过程中需要不断补充碱液
c．步骤⑤恰好反应时，n(FeOOH)/n(Fe2+)="2:1"
d．当n(浊液D中FeOOH)/n(滤液B中的铁元素)=4/7时，Fe3O4的产率最高
b变化过程的离子方程式 。
