Question

17．铁是世界上用量最大的金属，铁及其化合物在生活、生产中有广泛应用．
请回答下列问题：
（1）Fe₃O₄是磁铁矿的主要成分，Fe₃O₄可用于制造录音磁带和电讯器材等．高温下，铝粉能与Fe₃O₄发生铝热反应，该反应的化学方程式为8Al+3Fe₃O₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Al₂O₃+9Fe．34.8g Fe₃O₄与足量稀硝酸反应，被还原HNO₃的物质的量为0.05mol．
（2）FeCl₃溶液是一种黄色透明液体，可用作止血剂，其原因是FeCl₃是电解质，可使血红蛋白迅速凝聚，从而达到止血作用；向煮沸的蒸馏水中加入几滴饱和FeCl₃溶液，继续煮沸得到红褐色的Fe（OH）₃胶体，鉴别FeCl₃溶液与Fe（OH）₃胶体的方法是用激光笔照射，有丁达尔现象的是Fe（OH）₃胶体，无丁达尔现象的是FeCl₃溶液．
（3）高铁酸钠（Na₂FeO₄）是一种绿色水处理剂，具有杀菌消毒和聚沉水中杂质的作用，它的杀菌消毒原理是Na₂FeO₄中铁为+6价，具有很强的氧化性，能杀灭水中的细菌和病毒．高铁电池是一种新型可充电电池，高铁电池的总反应为3Zn+2Na₂FeO₄+8H₂O$?_{充电}^{放电}$3Zn（OH）₂+2Fe（OH）₃+4NaOH．该电池充电时阳极的电极反应式为Fe（OH）₃+5OH^--3e^-=FeO₄^2-+4H₂O
（4）铁红是一种重要的红色颜料，其主要成分是Fe₂O₃，将一定量的铁红溶于130mL 5mol•L^-1盐酸中，再加入一定量铁粉恰好溶解，收集到2.24L气体（标准状况），向反应后溶液中加入几滴KSCN溶液，溶液不变红色，则参加反应的铁粉质量为9.8g．

Answer 1

分析 （1）高温下，铝粉能与Fe₃O₄发生铝热反应生成Al₂O₃与Fe；
Fe₃O₄相当于FeO．Fe₂O₃，被还原的HNO₃转化为NO，根据电子转移守恒计算；
（2）血液属于胶体，遇电解质可以发生凝聚；胶体具有丁达尔效应，而溶液没有；
（3）Na₂FeO₄中铁为+6价，具有很强的氧化性；
该电池充电时阳极发生氧化反应，Fe（OH）₃发生氧化反应生成FeO₄^2-，根据电荷守恒可知OH^-参与反应，再结合电荷守恒与原子守恒配平；
（4）参加反应的铁粉为与铁离子反应及与氢离子反应的两部分之和，根据氢气的体积计算出与盐酸反应的铁的物质的量及HCl的物质的量，再根据氯原子守恒，求出氯化铁的物质的量，进而求出与铁离子反应的铁的物质的量．

解答 解：（1）高温下，铝粉能与Fe₃O₄发生铝热反应生成Al₂O₃与Fe，反应方程式为：8Al+3Fe₃O₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Al₂O₃+9Fe，
34.8g Fe₃O₄的物质的量为$\frac{34.8g}{232g/mol}$=0.15mol，Fe₃O₄相当于FeO．Fe₂O₃，被还原的HNO₃转化为NO，根据电子转移守恒，被还原的HNO₃的物质的量为$\frac{0.15mol×（3-2）}{5-2}$=0.05mol，
故答案为：8Al+3Fe₃O₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Al₂O₃+9Fe；0.05；
（2）FeCl₃是电解质，可使血红蛋白迅速凝聚，从而达到止血作用；
Fe（OH）₃胶体具有丁达尔效应，FeCl₃溶液没有，鉴别二者的方法为：用激光笔照射，有丁达尔现象的是Fe（OH）₃胶体，无丁达尔现象的是FeCl₃溶液，
故答案为：FeCl₃是电解质，可使血红蛋白迅速凝聚，从而达到止血作用；用激光笔照射，有丁达尔现象的是Fe（OH）₃胶体，无丁达尔现象的是FeCl₃溶液；
（3）Na₂FeO₄中铁为+6价，具有很强的氧化性，能杀灭水中的细菌和病毒，
该电池充电时阳极发生氧化反应，Fe（OH）₃发生氧化反应生成FeO₄^2-，根据电荷守恒可知OH^-参与反应，结合电荷守恒与原子守恒，阳极反应方程式为：Fe（OH）₃+5OH^--3e^-=FeO₄^2-+4H₂O，
故答案为：Na₂FeO₄中铁为+6价，具有很强的氧化性，能杀灭水中的细菌和病毒；Fe（OH）₃+5OH^--3e^-=FeO₄^2-+4H₂O；
（4）氢气的物质的量为 $\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=0.1mol，
Fe～～～～2HCl～～～H₂
0.1mol       0.2mol     0.1mol
根据氯原子守恒，所以氯化铁的物质的量为$\frac{1}{3}$×（0.13L×5mol/L-0.2mol）=0.15mol，
   Fe～～～2FeCl₃
0.075mol     0.15mol
所以参加反应的铁粉的质量为（0.1mol+0.075mol）×56g/mol=9.8g，
故答案为：9.8g．

点评 本题考查氧化还原反应计算、混合反应有关计算、电极反应式书写、胶体性质等，属于拼合型题目，侧重考查学生分析计算能力以及对知识的迁移运用，难度中等．