Question

铁是应用最广泛的金属，铁和铁的化合物在生产和生活中有广泛的应用．
（1）已知铁元素可以形成氧化亚铁、氧化铁和四氧化三铁3种氧化物，其中四氧化三铁是一种复杂的化合物，请写出四氧化三铁与足量稀硝酸反应的化学反应方程式：

 

．
（2）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：

 

．若要确认溶液X中既有Fe²⁺，又有Fe³⁺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溶液和KSCN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

 

．
（3）已知常温下Ksp[Fe（OH）₃]=1.25×10^-36，则Fe（NO₃）₃溶液中加入KOH溶液到PH=

 

时Fe³⁺才能完全沉淀（当溶液中某种离子浓度小于10^-5mol?L^-1时可看作完全沉淀，lg2=0.3，lg5=0.7）．

Answer 1

考点：铁的化学性质,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质

专题：电离平衡与溶液的pH专题,几种重要的金属及其化合物

分析：（1）四氧化三铁中铁元素既有+2价又有+3价，+2价的能被硝酸氧化为+3价，根据氧化还原反应知识来书写；
（2）①金属铁可以和氧化性的离子之间反应生成亚铁离子；亚铁离子能使高锰酸钾褪色，三价铁离子遇到硫氰化钾显示红色；
②溴单质具有氧化性，能将二氧化硫氧化为硫酸，根据硫元素守恒可以计算SO₂的体积分数；
③依据氢氧化铁饱和溶液中溶度积常数计算溶液中的氢氧离子浓度，并计算pH即可．

解答： 解：（1）四氧化三铁中铁元素既有+2价又有+3价，+2价的能被硝酸氧化为+3价，即3Fe₃O₄+28HNO₃（稀）﹦9Fe（NO₃）₃+14H₂O+NO↑，
故答案为：3Fe₃O₄+28HNO₃（稀）﹦9Fe（NO₃）₃+14H₂O+NO↑，；
（2）①金属铁和浓硫酸的反应中，随着反应的进行，金属铁和稀硫酸之间反应会生成氢气和亚铁离子，过量的铁还会和生成的三价铁之间反应得到亚铁离子，即Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑、Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，检验三价铁可以用硫氰化钾，能使硫氰化钾变红色，检验亚铁离子用高锰酸钾，能使高锰酸钾褪色，两个实验分开进行，
故答案为：Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑、Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺；d；
②溴单质具有氧化性，能将二氧化硫氧化为硫酸，即SO₂+Br₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄，然后加入足量BaCl₂溶液，经适当操作后得干燥固体2.33g，即为硫酸钡沉淀，物质的量是0.01mol，根据硫元素守恒，二氧化硫的物质的量是0.01mol，所以336mL（标准状况）气体中二氧化硫的体积分数是：

0.01mol×22.4L/mol

0.336L

×100%=66.7%，
故答案为：SO₂+Br₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄；66.7%；
（3）Fe（OH）₃的溶度积K_sp=1.25×10^-36，c（Fe³⁺）×c³（OH^-）=1.25×10^-36；c³（OH^-）=

1.25×10-36

1×10-5

=1.25×10^-31，求得c（OH^-）=0.5×10^-10mol/L；水溶液中的离子积c（H⁺）×c（OH^-）=10^-14，c（H⁺）=2×10^-4mol/L，则pH=3.7，故答案为：3.7．

点评：本题综合和考查学生元素以及化合物的性质、沉淀溶解平衡的有关计算等方面的知识，注意知识的归纳和整理是解题关键，难度不大．