Question

I．铁盐、亚铁盐是实验室常用的药品．
请根据题意，完成下列填空：
（1）向酸化的FeCl₃溶液中逐滴加入KI溶液，溶液变成棕褐色．该反应的离子方程式为

 

．
（2）向酸化的FeSO₄溶液中加几滴硫氰化钾溶液，没有什么明显变化，再滴加双氧水，溶液变红色．继续滴加双氧水，红色逐渐褪去，且有气泡产生．
写出上述变化中，有关反应的离子方程式：
①

 

②Fe³⁺+3SCN^-=Fe（SCN）₃
③11H₂O₂+2SCN^-=2

SO

2- 4

+2CO₂↑+N₂↑+10H₂O+2H⁺若生成lmol N₂，H₂O₂和SCN^-的反应中转移电子的物质的量是

 

mol．
（3）根据以上实验，推断Fe²⁺、I^-和SCN^-的还原性由强到弱的顺序为

 

．
（4）在Fe²⁺、Fe³⁺的催化作用下，可实现2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄的转化．已知含SO₂的废气通入Fe²⁺、Fe³⁺的溶液时，其中一个反应的离子方程式为4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O，则另一反应的离子方程式为

 

．
Ⅱ．某课题组利用Fe粉和KNO₃溶液反应，模拟地下水脱氮过程，探究脱氮原理．
（5）实验前：①先用0.1mol?L^-1H₂SO₄洗涤Fe粉，其目的是

 

，然后用蒸馏水洗涤至中性；②将KNO₃溶液的pH调至2.5；，③为防止空气中的O₂对脱氮的影响，应向KNO₃溶液通入

 

（写化学式）．
（6）如图表示足量Fe粉还原上述KNO₃溶液过程中，测出的溶液中相关离子浓度、pH随时间的变化关系（部分副反应产物曲线略去）．请根据图中信息写出t₁时刻前该反应生成的阳离子分别是

 

、

 

．
t₁时刻后，该反应仍在进行，溶液中NH⁺₄的浓度在增大，Fe²⁺的浓度却没有增大，可能的原因是

 

．

Answer 1

考点：铁盐和亚铁盐的相互转变,离子方程式的书写,铁的氧化物和氢氧化物,性质实验方案的设计

专题：实验设计题,元素及其化合物

分析：（1）碘离子具有还原性，铁离子具有氧化性，二者之间可以发生氧化还原反应；
（2）双氧水具有氧化性，能将亚铁离子氧化；化学反应中，化合价变化数值=转移电子数，根据电子守恒来计算；
（3）根据氧化还原反应中还原剂的还原性强于还原产物的还原性、氧化剂优先氧化还原性强的还原剂来回答；
（4）根据催化剂的特点，恢复原来状态，Fe³⁺→Fe²⁺；
（5）铁表面有铁锈加入硫酸可除去，除去溶液中的氧气，可向溶液中通入氮气；
（6）根据图象判断出离子浓度减小的有H⁺、NO₃^-，增大的有Fe²⁺ 和NH₄⁺，故反应物为Fe和H⁺、NO₃^-，生成物为Fe²⁺ 和NH₄⁺，可写出化学方程式为4Fe+NO₃^-+10H⁺═4Fe²⁺+NH₄⁺+3H₂O；Fe²⁺水解呈酸性，当溶液中PH较大时会促进Fe²⁺水解．

解答： 解：（1）向酸化的FeCl₃溶液中逐滴加入KI溶液，碘离子具有还原性，铁离子具有氧化性，二者之间可以发生氧化还原反应：2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂，故答案为：2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂；
（2）①双氧水具有氧化性，能将亚铁离子氧化，即：H₂O₂+2H⁺+2Fe²⁺=2Fe³⁺+2H₂O，故答案为：H₂O₂+2H⁺+2Fe²⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
③在发生的反应③中O元素化合价由-1价变为-2价，S元素化合价由-2价变为+6价、N元素化合价由-3价变为0价，得失电子最小公倍数是22，即转移电子是22mol，故答案为：22；
（3）根据（1）发生的反应得到还原性是I^-＞Fe²⁺，根据反应①②可以得出还原性是：Fe²⁺＞SCN^-，即还原性顺序是：I^-＞Fe²⁺＞SCN^-，故答案为：I^-＞Fe²⁺＞SCN^-；
（4）根据催化剂的特点，另一个反应一定有Fe³⁺→Fe²⁺，反应方程式为 2Fe³⁺+SO₂+2H₂ ═2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺，
故答案为：2Fe³⁺+SO₂+2H₂ ═2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺．
（5）H₂SO₄可以除去Fe粉表面的氧化物；为防止空气中的O₂对脱氮的影响，可向KNO₃溶液中通入N₂，排出O₂．故答案为：去除铁粉表面的氧化物等杂质； N₂；
（6）t₁时刻前H⁺、NO₃^- 浓度减小，Fe²⁺ 和NH₄⁺的浓度增大，故反应的离子方程式为4Fe+NO₃^-+10H⁺═4Fe²⁺+NH₄⁺+3H₂O，生成的阳离子是：Fe²⁺、NH₄⁺，Fe粉足量，反应仍在进行，Fe²⁺的浓度没有增大的原因是发生了水解反应，因为溶液的pH增大，促进了水解．故答案为：Fe²⁺；NH₄⁺；生成的Fe²⁺水解（或和溶液中的OH^-反应）．

点评：本题考查元素化合物的性质、氧化还原反应方程式的书写以及电子转移情况，综合性较强，设计实验步骤，注意语言的条理性和严密性．