Question

5．铁及其化合物在工农业生产、环境保护等领域中有着重要的作用．
（1）酸性条件下，硫酸亚铁可将MnO₂还原为MnSO₄，该反应的离子方程式为：2Fe²⁺+MnO₂+4H⁺═Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O．
（2）分析表明，铁在浓硫酸中发生钝化时，生成的氧化物中Fe、O两种元素的质量比为28：11，则其化学式为Fe₇O₁₁．
（3）铁及其化合物可用于消除环境污染．常温下，硫酸亚铁能将SO₂转化为SO₄^2-，总反应为2SO₂+O₂+2H₂O═2H₂SO₄，其中一个反应为4Fe²⁺+O₂+4H⁺═4Fe³⁺+2H₂O，则另一个反应的离子方程式为2Fe³⁺+SO₂+2H₂O═2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺．
常温下，用氧缺位铁酸锌ZnFe₂O_y可以消除NO_x污染，使NO_x转变为N₂，同时ZnFe₂O_y转变为ZnFe₂O₄．若2mol ZnFe₂O_y与足量NO₂反应可生成0.5mol N₂，则y=3．
（4）工业上常采用如图所示电解装置，利用铁的化合物将气态废弃物中的硫化氢转化为可利用的硫．通电电解，然后通入H₂S时发生反应的离子方程式为：2[Fe（CN）₆]^3-+2CO₃^2-+H₂S═2[Fe（CN）₆]^4-+2HCO₃^-+S↓．电解时，阳极的电极反应式为[Fe（CN）₆]^4--e^-═[Fe（CN）₆]^3-；电解过程中阴极区溶液的pH变大（填“变大”、“变小”或“不变”）．

Answer 1

分析 （1）酸性溶液中发生氧化还原反应，Mn元素的化合价降低，则Fe元素的化合价升高；
（2）生成的氧化物中Fe、O两种元素的质量比为28：11，则原子个数比为$\frac{28}{56}$：$\frac{11}{16}$=7：11；
（3）根据催化剂的特点可知另一个反应一定实现Fe³⁺→Fe²⁺，据此写出另一个反应的离子方程式；依据氧化还原反应的电子守恒计算ZnFe₂O_y中Fe元素化合价，再根据化合物中的元素化合价代数为0计算y的值；
（4）电解时阳极发生失电子的氧化反应，将[Fe（CN）₆]^4-转化为Fe（CN）₆]^3-，化合价升高；阴极反应式为2HCO₃^-+2 e^-═H₂↑+2CO₃^2-，据此判断．

解答 解：（1）酸性溶液中发生氧化还原反应，Mn元素的化合价降低，则Fe元素的化合价升高，发生的离子反应为2Fe²⁺+MnO₂+4H⁺═Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O，
故答案为：2Fe²⁺+MnO₂+4H⁺═Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O；
（2）生成的氧化物中Fe、O两种元素的质量比为28：11，则原子个数比为$\frac{28}{56}$：$\frac{11}{16}$=7：11，则化学式为Fe₇O₁₁，故答案为：Fe₇O₁₁；
（3）根据催化剂的特点，另一个反应一定有Fe³⁺→Fe²⁺，反应方程式为 2Fe³⁺+SO₂+2H₂═2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺，通过该反应，吸收了大气污染物SO₂，同时制得了硫酸，
2mol ZnFe₂O_y与足量NO₂可生成0.5mol N₂，则ZnFe₂O_y被还原为ZnFe₂O₄，令ZnFe₂O_y中铁元素的化合价为a，根据电子转移守恒，可知2mol×2×（3-a）=0.5mol×2×4，解得a=2，化合价代数和为0，则2+2×2=2y，解得y=3，
故答案为：2Fe³⁺+SO₂+2H₂O═2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺； 3；
（4）电解时，阳极的电极反应式为[Fe（CN）₆]^4--e^-═[Fe（CN）₆]^3-，电解时阴极反应式为2HCO₃^-+2 e^-═H₂↑+2CO₃^2-，由于CO₃^2-的水解程度大于HCO₃^-，所以碱性增强，则pH变大；
故答案为：[Fe（CN）₆]^4--e^-═[Fe（CN）₆]^3-；变大．

点评 本题考查氧化还原反应计算及电解等，综合性较强，注重氧化还原反应应用能力的考查，把握习题中的信息及迁移应用为解答的关键，题目难度中等．