题目内容

13．铁及其化合物在日常生活、生产中应用广泛．研究铁及其化合物的应用意义重大．
I．水体的净化和污水的处理与铁及其化合物密切相关．
（1）自来水厂常用高铁酸钠（Na2FeO4）改善水质．简述高铁酸钠用于杀菌消毒同时又起到净水作用的原理FeO42-有强的氧化性，能杀菌消毒，本身被还原为Fe3+，Fe3+发生水解生成氢氧化铁胶体吸附水中的杂质，达到净水的目的．
（2）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：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见表：
沉淀物Fe（OH）3Fe（OH）2Al（OH）3
开始沉淀2.37.53.4
完全沉淀3.29.74.4
回答下列问题：
①写出反应I中发生的氧化还原反应的离子方程式Fe+2H+═Fe2++H2↑．
②加入少量NaHCO3的目的是调节溶液pH，应控制pH的范围为4.4～7.5．
③在实际生产中，反应II常同时通入O2以减少NaNO2的用量，若通入5.6L O2（标准状况），则相当于节约NaNO2的质量为69g．
④碱式硫酸铁溶于水后产生的[Fe（OH）]2+离子，可部分水解生成[Fe2（OH）4]2+聚合离子．该水解反应的离子方程式为2[Fe（OH）]2++2H2O?[Fe2（OH）4]2++2H+；．
II．铁的化合物也是制备高能锂电池的重要原料．已知磷酸亚铁锂电池总反应为：
FePO4+Li$?_{充电}^{放电}$LiFePO4，电池中的固体电解质可传导Li+．试写出该电池充电时的阳极反应式LiFePO4-e-═FePO4+Li+．常温下以该电池为电源电解200mL饱和食盐水，当消耗1.4g Li时，溶液的pH为14．（忽略溶液的体积变化）．

分析 Ⅰ．（1）高铁酸钠具有强氧化性，可用于杀菌消毒，还原生成Fe3+，Fe3+发生水解生成氢氧化铁胶体吸附水中的杂质；
（2）①Fe为活泼金属，可与酸反应；
②要制备硫酸亚铁，应与硫酸铝分离，根据沉淀的pH选择；
③所消耗氧气得到的电子的物质的量相当于NaNO2得到电子的物质的量；
④根据反应物和生成物判断离子方程式；
Ⅱ．阳极发生氧化反应，结合反应的方程式判断，电解池中电极商电子守恒，依据电子转移减少电解饱和氯化钠溶液中阴极电解反应中减小的氢离子物质的量，氢离子减小和溶液在亲一个离子增加物质的量相同，得到溶液中氢氧根离子浓度，结合离子积减少氢离子浓度得到溶液pH．

解答 解：Ⅰ．（1）高铁酸钠具有强氧化性，可用于杀菌消毒，还原生成Fe3+，Fe3+发生水解生成氢氧化铁胶体吸附水中的杂质，可用来除去水中的悬浮物，达到净水的目的，
故答案为：FeO42-有强的氧化性，能杀菌消毒，本身被还原为Fe3+，Fe3+发生水解生成氢氧化铁胶体吸附水中的杂质，达到净水的目的；
（2）①Fe为活泼金属，可与酸反应，反应的离子方程式为Fe+2H+═Fe2++H2↑，
故答案为：Fe+2H+═Fe2++H2↑；
②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；
③n（O2）=$\frac{5.6L}{22.4L/mol}$=0.25mol，则得到电子0.25mol×4=1mol，1molNaNO2被还原生成NO，化合价由+3价降低到+2价，得到1mol电子，则m（NaNO2）=1mol×69g/mol=69g，
故答案为：69；
④[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+；
Ⅱ．阳极发生氧化反应，由总反应式FePO4+Li$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$LiFePO4可知，LiFePO4被氧化生成FePO4，反应的电极方程式为LiFePO4-e-═FePO4+Li+，常温下以该电池为电源电解200mL饱和食盐水，当消耗1.4gLi时，n（Li）=$\frac{1.4g}{7g/mol}$=0.2mol，反应中电子转移0.2mol，电解食盐水，阴极电极反应为2H++2e-=H2↑，溶液中氢离子减小0.2mol，溶液中增加氢氧根离子物质的量为0.2mol，c（OH-）=$\frac{0.2mol}{0.2L}$=1mol/L，c（H+）=$\frac{1{0}^{-14}}{1}$=10-14mol/L，溶液的pH值为14，
故答案为：LiFePO4-e-═FePO4+Li+；14．

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．

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15．有甲、乙、丙三种元素，核电荷数均小于18，甲元素M层的电子数是其K层的电子数的$\frac{1}{2}$，乙元素原子核内无中子，丙元素原子核内有8个质子．
（1）画出丙的原子结构示意图；
（2）写出乙元素的三种核素符号分别为11H、21H、31H；
（3）乙、丙两种元素形成的具有18电子的化合物是H2O2（填化学式）；
（4）写出氯气与甲、乙、丙三种元素组成的化合物反应的化学方程式Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O．
4．晶体硅是一种重要的非金属材料，制备纯硅的主要步骤如下：
①高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅
②粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3：Si+3HCl$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$SiHCl3+H2
③SiHCl3与过量H2在1000℃～1100℃反应制得纯硅
已知SiHCl3能与H2O强烈反应，在空气中易自燃．请回答下列问题：
（1）第①步制备粗硅的化学反应方程式为SiO2+2C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si+2CO↑．
（2）粗硅与HCl反应完全后，经冷凝得到的SiHCl3（沸点33.0℃）中含有少量SiCl4（沸点57.6℃）和HCl（沸点-84.7℃），提纯SiHCl3采用的方法为分馏．
（3）用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如下（热源及夹持装置略去）：

①装置B中的试剂是浓硫酸．装置C中的烧瓶需要水浴加热，其目的是使滴入烧瓶中的SiHCl3气化．
②反应一段时间后，装置D中观察到的现象是石英管的内壁附有灰黑色晶体，装置D不能采用普通玻璃管的原因是高温下，普通玻璃会软化，装置D中发生反应的化学方程式为SiHCl3+H2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si+3HCl．
③为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检查实验装置的气密性，控制好反应温度以及先通一段时间H2，将装置中的空气排尽．
④为鉴定产品硅中是否含微量铁单质，将试样用稀盐酸溶解，取上层清液后需再加入的试剂（填写字母代号）是bd．
a．碘水     b．氯水       c．aOH溶液     d．KSCN溶液     e．Na2SO3溶液．
1．某同学设计实验制备2-羟基-4-苯基丁酸乙酯，反应原理、装置和数据如下：


  相对分子量 密度（g/cm3）沸点（℃）水溶性
2-羟基-4-苯基丁酸1801.219357微溶
乙  醇460.78978.4易溶
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实验步骤：
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②加热至70℃左右保持恒温半小时；
③分离、提纯三颈瓶中的粗产品，得到有机粗产品；
④精制产品．
请回答下列问题：
（1）油水分离器的作用为及时分离产物水，促进平衡向生成酯的反应方向移动
（2）本实验采用水浴加热，因为温度过高会使产率减小（填“增大”、“”减小”或“不变”）
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8．设NA代表阿伏加德罗常数，下列关于0.2mol/L的Ba（NO3）2溶液的说法中不正确的是（　　）
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B．1L溶液中所含的阴、阳离子总数为0.6NA个
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B．升高温度，平衡常数减小
C．平衡后充入 Z 达到新平衡时 Z 的体积分数增大
D．W，M 两点 Y 的正反应速率相等

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