Question

铁及其化合物在生活、生产中有着广泛的应用．
Ⅰ．铁触媒（+2价铁和+3价铁组成的氧化物）是工业合成氨的催化剂．
某学习小组用下列流程测定铁触媒的含铁量．根据题意回答相关问题：

（1）步骤①中需用1.50mol?L^-1的硫酸100mL，若用18.4mol?L^-1的浓硫酸来配制，则需要用量筒量取浓硫酸

 

mL
（2）步骤②通入Cl₂的目的是

 

（用离子方程式表示）
（3）步骤④后需用

 

（填仪器名称）取25.00mL稀释后溶液．
（4）步骤⑤消耗0.10mol?L^-1的Na₂SO₃溶液25.00mL，则铁触媒中铁的质量分数为

 

Ⅱ．目前的研究表明，铁的某些含氧酸盐可用于工业废水、废气的处理．
（1）用K₂FeO₄处理中性废水时与水反应生成氢氧化铁胶体，并放出无色无味的气体和其它物质，写出反应的离子反应方程式

 

，处理废水时既利用K₂FeO₄强氧化性，又利用生成氢氧化铁胶体的

 

作用．
（2）MFe₂O₄可以与氢气反应制备新型纳米材料氧缺位铁酸盐MFe₂O_x （3＜x＜4），其中M表示+2价的金属元素，常温下，MFe₂O_x能使工业废气中的SO₂转化为S，达到回收硫、净化空气目的，转化过程表示如图：
则可以判断x

 

y，氧化性：MFe₂O_y

 

SO₂（填“＞”、“＜”或“=”）

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量,复杂化学式的确定

专题：实验探究和数据处理题,计算题

分析：Ⅰ、（1）依据溶液中溶质不变计算得到；
（2）步骤②通入Cl₂的目的是把亚铁离子氧化为铁离子；
（3）步骤④后的溶液显酸性，依据取用体积为25.00ml，则需用精确量具酸式滴定管取用；
（4）依据铁离子和亚硫酸钠溶液反应的定量关系计算铁元素质量分数；
Ⅱ、（1）用K₂FeO₄处理中性废水时与水反应生成氢氧化铁胶体，并放出无色无味的气体和其它物质，铁元素化合价降低，氧元素化合价升高生成氧气，结合电荷守恒配平书写离子方程式；氢氧化铁胶体具有吸附作用；
（2）根据化合价的变化判断反应物在反应中是氧化剂还是还原剂或是催化剂，根据化合价代数和为0判断x与y的关系．

解答： 解：Ⅰ、（1）步骤①中需用1.50mol?L^-1的硫酸100mL，若用18.4mol?L^-1的浓硫酸来配制，依据溶液稀释过程中溶质物质的量不变列式计算，1.50mol?L^-1×0.100L=18.4mol?L^-1×V
V=0.0082L=8.2ml，则需要用量筒量取浓硫酸.2ml；
故答案为：8.2；
（2）步骤②通入Cl₂的目的是氧化亚铁离子为铁离子，反应的离子方程式为：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-；
故答案为：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-；
（3）步骤④后的溶液显酸性，依据取用体积为25.00ml，则需用精确量具酸式滴定管取用；
故答案为：酸式滴定管；
（4）步骤⑤消耗0.10mol?L^-1的Na₂SO₃溶液25.00mL，
              SO₃^2-+2Fe³⁺+H₂O=2Fe²⁺+2H⁺+SO₄^2-
               1      2
0.10mol/L×0.025L    n
n=0.05mol
250ml溶液中铁元素物质的量=0.05mol×

250

25

=0.5mol
则铁触媒中铁的质量分数为

0.5mol×56g/mol

7.84g

×100%=35.7%
故答案为：35.7%；
Ⅱ．（1）用K₂FeO₄处理中性废水时与水反应生成氢氧化铁胶体，并放出无色无味的气体和其它物质，铁元素化合价降低，氧元素化合价升高生成氧气，结合电荷守恒配平书写离子方程式为：4FeO₄^2-+10H₂O=4Fe（OH）₃（胶体）+8OH^-+3O₂↑；氢氧化铁胶体具有吸附作用，能吸附悬浮在水中的杂质净水，发生聚沉；
4FeO₄^2-+10H₂O=4Fe（OH）₃（胶体）+8OH^-+3O₂↑；聚沉；
（2）在图示反应中，SO₂转化为S，S元素化合价降低，说明SO₂在反应中为氧化剂，则MFe₂O_x为还原剂，氧化剂氧化性大于氧化产物，二氧化硫氧化性大于MFe₂O_y；SO₂在反应中为氧化剂，参与氧化还原反应，MFe₂O_x为还原剂，反应后Fe元素的化合价升高，根据化合价代数和，则有（2y-2）＞（2x-2），即y＞x，
故答案为：＜；＜；

点评：本题考查了物质性质的分析，物质组成的实验探究方法和实验过程分析判断，氧化还原反应实质理解和化学式变化的计算应用，掌握基础是关键，题目难度较大．