题目内容
铁是地壳中含量第二的金属元素，其单质、合金及化合物在生产生活中的应用广泛．
（一）工业废水中含有一定量的Cr2O72-和CrO42-，它们会对人类及生态系统产生很大的危害，必须进行处理．常用的处理方法是电解法，该法用Fe作电极电解含Cr2O72-的酸性废水，随着电解的进行，阴极附近溶液pH升高，产生Cr（OH）3沉淀．
（1）用Fe作电极的目的是 ．
（2）阴极附近溶液pH升高的原因是 （用电极反应式解释）；溶液中同时生成的沉淀还有 ．
（二）氮化铁磁粉是一种磁记录材料，利用氨气在400℃以上分解得到的氮原子渗透到高纯铁粉中可制备氮化铁．制备高纯铁粉涉及的主要生产流程如下：
已知：①某赤铁矿石含60.0%Fe2O3、3.6%FeO，还含有Al2O3、MnO2、CuO等．
②部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH如下：
（3）步骤②中加双氧水的目的是 ，pH控制在3.4的作用是 ；已知25℃时，Ksp[Cu（OH）2]=2.0×10-20，该温度下反应：Cu2++2H2O?Cu（OH）2+2H+的平衡常数K= ．
（4）制备氮化铁的反应：Fe+NH3
FexNy+H2（未配平），若整个过程中消耗氨气34.0g，消耗赤铁矿石2kg，设整个过程中无损耗，则FexNy磁粉的化学式为 ．
（一）工业废水中含有一定量的Cr2O72-和CrO42-，它们会对人类及生态系统产生很大的危害，必须进行处理．常用的处理方法是电解法，该法用Fe作电极电解含Cr2O72-的酸性废水，随着电解的进行，阴极附近溶液pH升高，产生Cr（OH）3沉淀．
（1）用Fe作电极的目的是
（2）阴极附近溶液pH升高的原因是
（二）氮化铁磁粉是一种磁记录材料，利用氨气在400℃以上分解得到的氮原子渗透到高纯铁粉中可制备氮化铁．制备高纯铁粉涉及的主要生产流程如下：
已知：①某赤铁矿石含60.0%Fe2O3、3.6%FeO，还含有Al2O3、MnO2、CuO等．
②部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH如下：
| 沉淀物 | Al（OH）3 | Fe（OH）3 | Fe（OH）2 | Cu（OH）2 |
| pH | 5.2 | 3.2 | 9.7 | 6.7 |
（4）制备氮化铁的反应：Fe+NH3
| H2 |
| 550℃ |
考点：电解原理,物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用
专题：实验设计题,氧化还原反应专题
分析：（一）（1）阳极是活性电极时，阳极本身失电子，生成阳离子；
（2）溶液PH升高的原因是溶液中氢离子浓度减少，即氢离子在阴极得电子，PH升高，氢氧根离子浓度增大，离子浓度幂的乘积大于溶度积，所以金属阳离子会生成氢氧化物沉淀；
（二）（3）步骤②中利用双氧水的氧化性，pH控制在3.4可使铁离子完全转化为沉淀，25℃时，c（Cu2+）×c（OH-）2=2.0×10-20，Cu2++2H2O?Cu（OH）2+2H+的平衡常数K=
；
（4）根据元素守恒确定含铁的物质的量，计算铁和氨气的物质的量之比，得到反应中的系数，根据原子守恒确定分子式．
（2）溶液PH升高的原因是溶液中氢离子浓度减少，即氢离子在阴极得电子，PH升高，氢氧根离子浓度增大，离子浓度幂的乘积大于溶度积，所以金属阳离子会生成氢氧化物沉淀；
（二）（3）步骤②中利用双氧水的氧化性，pH控制在3.4可使铁离子完全转化为沉淀，25℃时，c（Cu2+）×c（OH-）2=2.0×10-20，Cu2++2H2O?Cu（OH）2+2H+的平衡常数K=
| c(H+)2 |
| c(Cu2+) |
（4）根据元素守恒确定含铁的物质的量，计算铁和氨气的物质的量之比，得到反应中的系数，根据原子守恒确定分子式．
解答：
解：（一）（1）在电解法除铬中，铁作阳极，阳极反应为Fe-2e-═Fe2+，以提供还原剂Fe2+，故答案为：提供还原剂Fe2+；
（2）在阴极附近溶液pH升高的原因是水电离产生的H+放电生成H2的同时，大量产生了OH-，所以溶液中的Fe3+也将转化为Fe（OH）3沉淀，
故答案为：2H++2e-═H2↑；Fe（OH）3；
（二）（3）步骤②中利用双氧水的氧化性将Fe2+氧化为Fe3+，由表格中的数据可知pH控制在3.4可使铁离子完全转化为沉淀，而其他离子不沉淀；25℃时，c（Cu2+）×c（OH-）2=2.0×10-20，Cu2++2H2O?Cu（OH）2+2H+的平衡常数K=
=
=
=5.0×10-9，
故答案为：5.0×10-9；
（4）赤铁矿石2kg含铁的物质的量为：
×2+
mol=16mol，氨气的物质的量为：
=2mol，此反应中，铁和氨气的物质的量之比是8：1，反应为：16Fe+2NH3
2FexNy+3H2，所以FexNy的化学式为：Fe8N，故答案为：Fe8N．
（2）在阴极附近溶液pH升高的原因是水电离产生的H+放电生成H2的同时，大量产生了OH-，所以溶液中的Fe3+也将转化为Fe（OH）3沉淀，
故答案为：2H++2e-═H2↑；Fe（OH）3；
（二）（3）步骤②中利用双氧水的氧化性将Fe2+氧化为Fe3+，由表格中的数据可知pH控制在3.4可使铁离子完全转化为沉淀，而其他离子不沉淀；25℃时，c（Cu2+）×c（OH-）2=2.0×10-20，Cu2++2H2O?Cu（OH）2+2H+的平衡常数K=
| c(H+)2 |
| c(Cu2+) |
| Kw2 |
| Ksp |
| (1×10-14)2 |
| 2.0×10-20 |
故答案为：5.0×10-9；
（4）赤铁矿石2kg含铁的物质的量为：
| 2000×60% |
| 160 |
| 2000×36% |
| 72 |
| 34g |
| 17g/mol |
| H2 |
| 550℃ |
点评：本题以实验形式考查电解原理及难溶电解质的溶解平衡和沉淀转化，注意氧化还原反应及表格数据的应用，题目难度中等．
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