Question

5．铁、铝、铜都是中学化学常见的金属．
（1）FeCl₃溶液用于腐蚀印刷铜板，反应的离子方程式为：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺．
（2）把SO₂气体通入FeCl₃溶液中，发生反应的离子方程式为：SO₂+2Fe³⁺+2H₂O=SO₄^2-+2Fe²⁺+4H⁺．
（3）高铁酸钾（K₂FeO₄）是一种强氧化剂，可作为水处理剂和高容量电池材料．Fe（OH）₃和KClO在强碱性条件下反应可制取K₂FeO₄，其反应的离子方程式为2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+5H₂O+3Cl^-．
（4）用废铁皮制取铁红（Fe₂O₃）的部分流程示意图如图：

①过量的铁会与稀硝酸反应生成硝酸亚铁，请写出该反应的化学方程式：3Fe+8HNO₃=3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O
②步骤Ⅱ中发生反应：4Fe（NO₃）₂+O₂+（2n+4）H₂O═2Fe₂O₃•nH₂O+8HNO₃，4Fe+10HNO₃═4Fe（NO₃）₂+NH₄NO₃+3H₂O，第一个反应的还原剂是Fe（NO₃）₂，第二个反应每生成1molNH₄NO₃，被还原的硝酸的物质的量是1mol．
③如何检验NH₄NO₃溶液中的NH₄⁺离子，请描述操作向硝酸铵溶液中加入氢氧化钠溶液，用酒精灯加热，将湿润的红色石蕊试纸放在试管口，若试纸变蓝，则说明原溶液中含有铵根离子，反之则无，写出相关的离子反应方程式NH₄⁺+OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O．
④Fe（NO₃）₂在保存过程中容易被氧化，为防止被氧化常加入铁粉．
⑤上述生产结束后，流程中氮元素最主要的存在形式为（填字母）b．
a、氮氧化物     b、硝酸铵      c、硝酸亚铁     d、硝酸．

Answer 1

分析 （1）FeCl₃溶液用于腐蚀印刷铜板，反应生成氯化铜、氯化亚铁；
（2）SO₂气体通入FeCl₃溶液中，发生氧化还原反应生成硫酸亚铁、盐酸；
（3）Fe（OH）₃和KClO在强碱性条件下反应可制取K₂FeO₄，为氧化还原反应，还生成氯化钾；
（4）由流程图可知，Fe与硝酸反应生成硝酸亚铁，步骤Ⅱ中转化为Fe₂O₃•nH₂O，最后得到铁红，
①Fe过量，与硝酸反应生成硝酸亚铁、NO和水；
②根据反中的元素的化合价的变化判断还原剂，根据电子得失守恒计算被还原的硝酸；
③铵根离子与碱反应生成氨气；
④铁与硝酸铁反应生成硝酸亚铁；
⑤根据流程图可知，生产结束后氮元素主要存在硝酸铵溶液中．

解答 解：（1）FeCl₃溶液用于腐蚀印刷铜板，反应生成氯化铜、氯化亚铁，离子反应为2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，故答案为：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；
（2）SO₂气体通入FeCl₃溶液中，发生氧化还原反应生成硫酸亚铁、盐酸，离子反应为SO₂+2Fe³⁺+2H₂O=SO₄^2-+2Fe²⁺+4H⁺，故答案为：SO₂+2Fe³⁺+2H₂O=SO₄^2-+2Fe²⁺+4H⁺；
（3）Fe（OH）₃和KClO在强碱性条件下反应可制取K₂FeO₄，为氧化还原反应，还生成氯化钾，离子反应为2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+5H₂O+3Cl^-，
故答案为：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+5H₂O+3Cl^-；
（4）由流程图可知，Fe与硝酸反应生成硝酸亚铁，步骤Ⅱ中转化为Fe₂O₃•nH₂O，最后得到铁红，
①Fe过量，与硝酸反应生成硝酸亚铁、NO和水，反应为3Fe+8HNO₃=3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，故答案为：3Fe+8HNO₃=3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O；
②反应4Fe（NO₃）₂+O₂+（2n+4）H₂O═2Fe₂O₃•nH₂O+8HNO₃中，铁元素的化合价从+2价升到+3价，所以反应的还原剂是4Fe（NO₃）₂，根据反应4Fe+10HNO₃═4Fe（NO₃）₂+NH₄NO₃+3H₂O可知，氮从+5价降到-3价，反应中共转移8个电子，所以每生成1molNH₄NO₃，被还原的硝酸的物质量是1mol，
故答案为：Fe（NO₃）₂；1mol；
③铵根离子与碱反应生成氨气，则NH₄⁺离子检验方法为向硝酸铵溶液中加入氢氧化钠溶液，用酒精灯加热，将湿润的红色石蕊试纸放在试管口，若试纸变蓝，则说明原溶液中含有铵根离子，反之则无，发生离子反应为NH₄⁺+OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O，
故答案为：向硝酸铵溶液中加入氢氧化钠溶液，用酒精灯加热，将湿润的红色石蕊试纸放在试管口，若试纸变蓝，则说明原溶液中含有铵根离子，反之则无；NH₄⁺+OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O；
④铁与硝酸铁反应生成硝酸亚铁，则Fe（NO₃）₂在保存过程中容易被氧化，为防止被氧化常加入铁粉，故答案为：铁粉；
⑤根据流程图可知，生产结束后氮元素主要存在硝酸铵溶液中，故选b．

点评 本题考查较综合，涉及氧化还原反应、离子反应及物质的制备流程等，为高频考点，侧重分析能力及计算能力的考查，把握化学反应原理及制备流程的分析为解答的关键，题目难度中等．