Question

铁及其化合物在生产和生活中有广泛的应用．
（1）铁元素在元素周期表中的位置为

 

．
（2）等物质的量的铁分别与足量的盐酸、水蒸气在一定条件下反应，产生相同条件下的气体体积比为

 

，铁在高温条件下与水蒸气反应的化学方程式为

 

．
（3）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图：
已知：常温下，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	Fe3+	Fe2+	Al3+
开始沉淀	2.3	7.5	3.4
完全沉淀	3.2	9.7	4.4

①加入少量NaHCO₃的目的是调节pH，应控制pH的范围为

 

．
②碱式硫酸铁溶于水后产生的[Fe（OH）²⁺]离子，可部分水解生成聚合离子[Fe₂（OH）₄²⁺]．该水解反应的离子方程式为

 

．
（4）高铁酸钾（K₂FeO₄）也是常用的水处理剂．它的制备方法有多种．
①熔融法又称为过氧化钠氧化法．先在高温熔融的条件下制备高铁酸钠：Fe+3Na₂O₂=Na₂FeO₄+2Na₂O，再将高铁酸钠加入到氢氧化钾溶液里，发生反应：2KOH+Na₂FeO₄=K₂FeO₄+2NaOH，请根据复分解反应原理分析该反应发生的原因：

 

．
②电解法制备高铁酸钾．铁和石墨分别做两个电极的电极材料，氢氧化钠溶液做电解液实现电解制备．阴极的电极材料为

 

，写出阳极的电极反应式为

 

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Answer 1

考点：铁的化学性质,金属的回收与环境、资源保护,铁的氧化物和氢氧化物

专题：元素及其化合物

分析：（1）铁是26号元素，在元素周期表中的位置为第四周期Ⅷ族；
（2）令Fe的物质的量为1mol，根据方程式计算出生成氢气的物质的量，再根据相同条件下体积之比等于物质的量之比确定两反应中生成氢气体积之比；方程式为：3Fe+4H₂O（g）  

高温  .

  Fe₃O₄+4H₂；
（3）①要制备硫酸亚铁，应与硫酸铝分离，根据沉淀的pH选择；②根据反应物和生成物判断离子方程式；
（4）①K₂FeO₄溶解度小，析出晶体，促进反应进行；
②铁发生氧化反应作阳极，所以阴极是石墨，铁转化为FeO₄^2-，书写电极反应式．

解答： 解：（1）铁是26号元素，在元素周期表中的位置为第四周期Ⅷ族，故答案为：第四周期Ⅷ族；
（2）令Fe的物质的量为1mol，则：
 Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑
1mol          1mol
3Fe+4H₂O（g）

高温  .

Fe₃O₄+4H₂
1mol                

4

3

mol，
相同条件下体积之比等于物质的量之比，则两反应中生成氢气体积之比为1mol：

4

3

mol=3：4，故答案为：3：4；3Fe+4H₂O（g）  

高温  .

  Fe₃O₄+4H₂；
（3）①制备硫酸亚铁，应与硫酸铝分离，应调节溶液pH生成Al（OH）₃，要避免生成应Fe（OH）₂沉淀，控制pH在4.4～7.5之间，
故答案为：4.4～7.5；
②[Fe（OH）]²⁺离子，可部分水解生成[Fe₂（OH）₄]²⁺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2[Fe（OH）]²⁺+2H₂O?[Fe₂（OH）₄]²⁺+2H⁺，
故答案为：2[Fe（OH）]²⁺+2H₂O?[Fe₂（OH）₄]²⁺+2H⁺；
（4）①复分解反应的条件是生成沉淀、气体或者弱电解质，因为K₂FeO₄溶解度小，析出晶体，促进反应进行，故答案为：K₂FeO₄溶解度小，析出晶体，促进反应进行；②铁发生氧化反应作阳极，所以阴极是石墨，铁转化为FeO₄^2-，所以电极反应式为：Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O，故答案为：石墨；Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O．

点评：本题考查制备原理的设计，题目难度中等，注意根据物质的性质和题给信息判断可能发生的反应，方程式的书写为解答该题的难点，也是易错点，注意体会书写方法．