Question

10．铁在自然界分布广泛，在工业、农业和国防科技中有重要应用．
（1）工业上用铁矿石（赤铁矿）冶炼生铁的主要反应的化学方程式为3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
（2）钢铁“发蓝”是在钢铁表面形成一层致密的Fe₃O₄薄膜的技术．其中一种办法是将钢铁制品浸到NaNO₂和浓NaOH的混合溶液中加热到130℃．其过程可以用如下化学方程式表示：
①3Fe+NaNO₂+5NaOH═3Na₂FeO₂+H₂O+NH₃↑
②6Na₂FeO₂+NaNO₂+5H₂O═3Na₂Fe₂O₄+NH₃↑+7NaOH
③Na₂FeO₂+Na₂Fe₂O₄+2H₂O═Fe₃O₄+4NaOH
则反应②中的氧化剂是NaNO₂（填化学式），整个过程中，每有84gFe参加反应，则转移4mol电子．
（3）某研究性学习小组在网上收集到如下信息：Fe（NO₃）₃溶液可以蚀刻银，制作美丽的银饰．你认为Fe（NO₃）₃溶液蚀刻银的原因可能是Fe（NO₃）₃溶液显酸性，在此酸性条件下硝酸根离子能氧化Ag．
（4）烧杯中盛有100mL FeCl₃、FeCl₂、CuCl₂的混合液，其中各物质的物质的量浓度均为1mol/L，向该混合液中加入一定量的铁粉，若反应完毕时，烧杯中无固体物质剩余，则此时溶液中一定含有的金属离子是Fe²⁺、Cu²⁺，设它们的物质的量之和为a mol，则a的取值范围是0.2＜a≤0.35．

Answer 1

分析 （1）CO还原氧化铁生成Fe、二氧化碳；
（2）反应②6Na₂FeO₂+NaNO₂+5H₂O═3Na₂Fe₂O₄+NH₃↑+7NaOH中，Fe元素化合价由+2价变为+3价、N元素化合价由+3价变为-3价，得电子的物质是氧化剂，失电子的物质是还原剂，还原剂被氧化；整个过程中，铁由0价变+$\frac{8}{3}$价，所以1mol的铁转移$\frac{8}{3}$mol的电子；
（3）Fe（NO₃）₃溶液蚀刻银，发生氧化还原反应；
（4）加入一定量的铁粉，若反应完毕时，烧杯中无固体物质剩余，可能只与铁离子反应，可能恰好与铁离子完全反应，以此计算．

解答 解：（1）工业上用铁矿石（赤铁矿）冶炼生铁的主要反应的化学方程式为3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂，故答案为：3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
（2）反应②6Na₂FeO₂+NaNO₂+5H₂O═3Na₂Fe₂O₄+NH₃↑+7NaOH中，Fe元素化合价由+2价变为+3价、N元素化合价由+3价变为-3价，得电子的物质是氧化剂，失电子的物质是还原剂，还原剂被氧化，可知NaNO₂为氧化剂；整个过程中，铁由0价变+$\frac{8}{3}$价，所以1mol的铁转移$\frac{8}{3}$mol的电子，则每有84gFe参加反应，则转移电子为$\frac{84g}{56g/mol}$×$\frac{8}{3}$=4mol，故答案为：NaNO₂；4；
（3）Fe（NO₃）₃溶液蚀刻银的原因可能是Fe（NO₃）₃溶液显酸性，在此酸性条件下硝酸根离子能氧化Ag，故答案为：Fe（NO₃）₃溶液显酸性，在此酸性条件下硝酸根离子能氧化Ag；
（4）加入一定量的铁粉，若反应完毕时，烧杯中无固体物质剩余，可能只与铁离子反应，可能恰好与铁离子完全反应，只发生2FeCl₃+Fe=3FeCl₂，溶液中阳离子一定含Fe²⁺、Cu²⁺，100mL FeCl₃、FeCl₂、CuCl₂的混合液，其中各物质的物质的量浓度均为1mol/L，物质的量均为0.1mol，未反应前Fe²⁺、Cu²⁺之和为0.2mol，发生2FeCl₃+Fe=3FeCl₂后Fe²⁺、Cu²⁺之后为0.35mol，则0.2＜a≤0.35，
故答案为：Fe²⁺、Cu²⁺；0.2＜a≤0.35．

点评 本题考查氧化还原反应及计算，为高频考点，把握反应中化合价变化、发生的反应为解答的关键，侧重分析与计算能力的考查，综合性较强，题目难度不大．