Question

钢铁等铁制品是应用最广泛的金属材料，铁元素的单质及其化合物在元素化合物世界始终扮演着重要角色．
Ⅰ．打磨过的细铁钉可在纯氧中剧烈燃烧，最终生成黑色固体，其化学式为

 

；铁粉与水蒸气在高温下也可生成该黑色固体，反应的化学方程式为

 

．
Ⅱ．某校探究性学习小组用已部分生锈的废铁屑制作印刷电路板的腐蚀剂，并回收铜．探究过程如图，请回答下列问题：
（1）步骤②中，除发生反应Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑外，其他可能反应的离子方程式为

 

；

 

．
（2）若溶液B中只含有Fe²⁺而不含Fe³⁺，可证明该事实的实验方法是

 

①先加氯水，后加KSCN溶液后显红色；
②先加KSCN溶液，不显红色，再加氯水后显红色；
③滴加NaOH溶液，只产生白色沉淀，迅速变为灰绿色，最后呈红褐色；
④只滴加KSCN溶液不显红色．
A．①②B．②③C．③④D．①④
（3）步骤⑤产生金属铜的化学方程式为

 

．
Ⅲ．金属的腐蚀所导致的钢铁损耗占钢铁年产量的

1

4

还多．在钢铁的吸氧腐蚀过程中，正极反应式为

 

，若此过程中共生成了8gFe₂O₃，则转移的电子的物质的量为

 

．

Answer 1

考点：铁的化学性质,氧化还原反应,电极反应和电池反应方程式,二价Fe离子和三价Fe离子的检验

专题：

分析：Ⅰ．铁丝在纯氧中燃烧生成四氧化三铁，其化学式为Fe₃O₄；在高温下普通铁粉与水蒸气反应，生成四氧化三铁和氢气；
Ⅱ．废铁屑经①加入热的Na₂CO₃溶液除油污，可得到固体A，应经过过滤操作，加入盐酸，发生Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O、Fe+2Fe³⁺═3Fe²⁺，然后通入适量的氯气，
发生2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-，溶液C为FeCl₃，用于腐蚀印刷电路，发生Cu+2Fe³⁺═2Fe²⁺+Cu²⁺，操作乙可得到氯气、铜和E，应为电解操作，阳极生成氯气，阴极生成铜，最后得到氯化亚铁溶液；
（1）加入盐酸，发生Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O、Fe+2Fe³⁺═3Fe²⁺；
（2）只含有Fe²⁺而不含Fe³⁺，根据加入氧化剂，Fe²⁺被氧化剂氧化成Fe³⁺，Fe³⁺的特征反应判断；
（3）步骤⑤电解氯化铜，生成铜和氯气；
Ⅲ．钢铁发生吸氧腐蚀，负极上Fe失电子发生氧化反应，正极上氧气得电子发生还原反应；结合元素化合价的变化计算转移电子的物质的量；

解答： 解：Ⅰ．铁丝在纯氧中燃烧生成四氧化三铁，反应的化学方程式为3Fe+2O₂

点燃  .

Fe₃O₄，所以最终生成黑色固体，其化学式为Fe₃O₄，铁粉与水蒸气在高温下反应的化学方程式为：3Fe+4H₂O（气）

高温  .

Fe₃O₄+4H₂，
故答案为：Fe₃O₄；3Fe+4H₂O（气）

高温  .

Fe₃O₄+4H₂；
Ⅱ．废铁屑经①加入热的Na₂CO₃溶液除油污，可得到固体A，应经过过滤操作，加入盐酸，发生Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O、Fe+2Fe³⁺═3Fe²⁺，然后通入适量的氯气，
发生2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-，溶液C为FeCl₃，用于腐蚀印刷电路，发生Cu+2Fe³⁺═2Fe²⁺+Cu²⁺，操作乙可得到氯气、铜和E，应为电解操作，阳极生成氯气，阴极生成铜，最后得到氯化亚铁溶液；
（1）固体A为Fe₂O₃和Fe的混合物，加入盐酸，发生Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O、Fe+2Fe³⁺═3Fe²⁺，
故答案为：Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O、Fe+2Fe³⁺═3Fe²⁺；
（2）①先滴加氯水，氯气将Fe²⁺氧化成Fe³⁺，即使原溶液不含Fe³⁺，滴加KSCN溶液后也显红色，无法证明原溶液是否含有Fe³⁺，故①错误；
②KSCN与Fe³⁺作用使溶液显红色，与Fe²⁺作用无此现象，先滴加KSCN溶液，不显红色，说明原溶液不含有Fe³⁺，再滴加氯水后显红色，说明滴加氯水后溶液中有Fe³⁺，证明原溶液含有Fe²⁺，故②正确；
③滴加NaOH溶液，利用先产生白色沉淀，后变灰绿，最后显红褐色，灰绿色是氢氧化亚铁和氢氧化铁混合物颜色，能检验铁离子，故③正确；
④只滴加KSCN溶液，根据溶液是否显红色，能检验出溶液中是否含有Fe³⁺，无法验证Fe²⁺存在，故④错误；
故选B．
（3）步骤⑤产生金属铜的化学方程式为CuCl₂

电解  .

Cu+Cl₂↑，
故答案为：CuCl₂

电解  .

Cu+Cl₂↑；
Ⅲ．钢铁发生吸氧腐蚀，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，负极上Fe失电子发生氧化反应，电极反应式为Fe-2e^-=Fe²⁺，反应中Fe元素化合价由0价升高到+3价，生成了8gFe₂O₃，则转移的电子的物质的量为

8g

160g/mol

×2×3=0.3mol，
故答案为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；0.3mol；

点评：本题考查较为综合，涉及化学方程式的书写、电解知识等，侧重考查物质的分离、提纯和制备，综合考查学生的分析能力和实验能力，为高考常见题型，注意把握物质的性质以及物质分离的方法，题目难度中等．