题目内容
【题目】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下：
已知：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 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Al(OH)3 |
开始沉淀 | 2.3 | 7.5 | 3.4 |
完全沉淀 | 3.2 | 9.7 | 4.4 |
请回答下列问题：
（1）加入少量NaHCO3的目的是调节pH范围在__________________________内，使溶液中的___________________沉淀(写离子符号)，该反应的离子方程式为_________________________________ 。
（2）反应Ⅱ中的离子方程式为________________________________________________ 。
（3）在实际生产中，反应Ⅱ常同时通入O2以减少NaNO2的用量，若参与反应的O2有11.2 L（标准状况），则相当于节约NaNO2的物质的量为_____________________。
（4）碱式硫酸铁溶于水后产生的Fe(OH)2+离子，Fe(OH)2+可部分水解生成Fe2(OH)42+ 聚合离子，该水解反应的离子方程式为___________________________________。
（5）在医药上常用硫酸亚铁与硫酸、硝酸的混合液反应制备碱式硫酸铁。根据我国质量标准，产品中不得含有Fe2+及NO3－。为检验所得产品中是否含有Fe2+，应使用的试剂为___________________。
A．氯水 B．KSCN溶液 C．NaOH溶液 D．酸性KMnO4溶液
【答案】4.4-7.5 Al3+ Al3+ + 3OH- = Al(OH)3↓ Fe2+＋2H+＋NO2- = Fe3+＋ H2O＋NO↑ 2mol 2Fe(OH)2+＋2H2O
Fe2(OH)42+＋2H+ D
【解析】
（1）要制备硫酸亚铁，应与硫酸铝分离，根据沉淀的pH选择范围，根据沉淀反应书写离子方程式；
（2）流程分析反应Ⅱ是亚硝酸钠在酸溶液中氧化亚铁离子为铁离子，依据氧化还原反应电子守恒、电荷守恒和原子守恒配平写出；
（3）所消耗氧气得到的电子的物质的量相当于NaNO2得到电子的物质的量；
（4）根据反应物和生成物判断离子方程式；
（5）证明不含有亚铁离子需要选择高锰酸钾溶液褪色与否进行实验验证。
（1）根据部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH：Al(OH)3完全沉淀的pH要达到4.4，而Fe(OH)2开始沉淀的pH为7.5，溶液中含Fe2+和Al3+，为了使Al3+形成沉淀除去而不影响Fe2+，调节pH在4.4--7.5 范围内，该操作的目的是使Al3+沉淀，该反应的离子方程式为Al3+ + 3OH- = Al(OH)3↓；
因此，本题正确答案为：4.4-7.5 ；Al3+ ；Al3+ + 3OH- = Al(OH)3↓；
（2）亚硝酸盐具有氧化性，在酸性条件下能把亚铁离子氧化生成铁离子，反应的离子方程式为2H+ + Fe2++ NO2- ＝Fe3+ + NO↑+ H2O；
因此，本题正确答案为：Fe2+＋2H+＋NO2- = Fe3+＋ H2O＋NO↑，
（3）氧气的物质的量是11.2L÷22.4L/mol＝0.5mol，则得到电子0.5mol×4＝2mol，1molNaNO2被还原生成NO，化合价由+3价降低到+2价，得到1mol电子，则需要2molNaNO2；
因此，本题正确答案为：2mol；
（4）Fe(OH)2+离子，可部分水解生成Fe2(OH)42+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2Fe(OH)2+ +2H2O
Fe2(OH)42+ + 2H+；
因此，本题正确答案为：2Fe(OH)2+＋2H2O
Fe2(OH)42+＋2H+；
（5）A、氯水可以氧化亚铁离子为铁离子，溶液颜色变化不明显，不能检验亚铁离子，故A不符合；
B、KSCN溶液和亚铁离子不反应，无现象发生，故B不符合；
C、NaOH溶液加入和铁离子反应生成红褐色沉淀不能检验是否存在亚铁离子，故C不符合；D、酸性KMnO4溶液氧化亚铁离子高锰酸钾溶液褪色，故D符合，
因此，本题正确答案为：D。
【题目】在我国南海、东海海底均存在大量的可燃冰（天然气水合物，可表示为
）。
2017年5月，中国首次海域可燃冰试采成功。2017年11月3日，国务院正式批准将可燃冰列为新矿种。可燃冰的开采和利用，既有助于解决人类面临的能源危机，又能生成一系列的工业产品。
(1)对某可燃冰矿样进行定量分析，取一定量样品，释放出的甲烷气体体积折合成标准状况后为166 m3，剩余 H2O 的体积为0.8m3，则该样品的化学式中 x=_________________。
(2)已知下表数据，且知 H2O(l)=H2O(g) △H=+41
化学键 | C—H | O=O | C=O | H—O |
键能/ | 413 | 498 | 803 | 463 |
用甲烷燃烧热表示的热化学方程式为_____________________________________________________。
(3)甲烷燃料电池相较于直接燃烧甲烷有着更高的能量转化效率，某甲烷燃料电池，正极通入空气，以某种金属氧化物为离子导体（金属离子空穴中能传导 O2-），该电池负极的电极反应式为__________________________________________。
(4)甲烷与水蒸气重整制氢是工业上获得氢气的重要手段。若甲烷与脱盐水在一定条件下反应生成H2，同时得到体积比为1:3的CO2和CO，该反应的化学方程式为_____________________________________。混合气体中的CO2可用浓氨水脱除，同时获得氮肥NH4HCO3，该反应的离子方程式是_________________________________________________________。