Question

鐵及其化合物在生活、生產中有著廣泛的應用．
Ⅰ．鐵觸媒（+2價鐵和+3價鐵組成的氧化物）是工業(yè)合成氨的催化劑．
某學習小組用下列流程測定鐵觸媒的含鐵量．根據題意回答相關問題：

（1）步驟①中需用1.50mol?L^-1的硫酸100mL，若用18.4mol?L^-1的濃硫酸來配制，則需要用量筒量取濃硫酸

 

mL
（2）步驟②通入Cl₂的目的是

 

（用離子方程式表示）
（3）步驟④后需用

 

（填儀器名稱）取25.00mL稀釋后溶液．
（4）步驟⑤消耗0.10mol?L^-1的Na₂SO₃溶液25.00mL，則鐵觸媒中鐵的質量分數(shù)為

 

Ⅱ．目前的研究表明，鐵的某些含氧酸鹽可用于工業(yè)廢水、廢氣的處理．
（1）用K₂FeO₄處理中性廢水時與水反應生成氫氧化鐵膠體，并放出無色無味的氣體和其它物質，寫出反應的離子反應方程式

 

，處理廢水時既利用K₂FeO₄強氧化性，又利用生成氫氧化鐵膠體的

 

作用．
（2）MFe₂O₄可以與氫氣反應制備新型納米材料氧缺位鐵酸鹽MFe₂O_x （3＜x＜4），其中M表示+2價的金屬元素，常溫下，MFe₂O_x能使工業(yè)廢氣中的SO₂轉化為S，達到回收硫、凈化空氣目的，轉化過程表示如圖：
則可以判斷x

 

y，氧化性：MFe₂O_y

 

SO₂（填“＞”、“＜”或“=”）

Answer 1

考點：探究物質的組成或測量物質的含量,復雜化學式的確定

專題：實驗探究和數(shù)據處理題,計算題

分析：Ⅰ、（1）依據溶液中溶質不變計算得到；
（2）步驟②通入Cl₂的目的是把亞鐵離子氧化為鐵離子；
（3）步驟④后的溶液顯酸性，依據取用體積為25.00ml，則需用精確量具酸式滴定管取用；
（4）依據鐵離子和亞硫酸鈉溶液反應的定量關系計算鐵元素質量分數(shù)；
Ⅱ、（1）用K₂FeO₄處理中性廢水時與水反應生成氫氧化鐵膠體，并放出無色無味的氣體和其它物質，鐵元素化合價降低，氧元素化合價升高生成氧氣，結合電荷守恒配平書寫離子方程式；氫氧化鐵膠體具有吸附作用；
（2）根據化合價的變化判斷反應物在反應中是氧化劑還是還原劑或是催化劑，根據化合價代數(shù)和為0判斷x與y的關系．

解答： 解：Ⅰ、（1）步驟①中需用1.50mol?L^-1的硫酸100mL，若用18.4mol?L^-1的濃硫酸來配制，依據溶液稀釋過程中溶質物質的量不變列式計算，1.50mol?L^-1×0.100L=18.4mol?L^-1×V
V=0.0082L=8.2ml，則需要用量筒量取濃硫酸.2ml；
故答案為：8.2；
（2）步驟②通入Cl₂的目的是氧化亞鐵離子為鐵離子，反應的離子方程式為：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-；
故答案為：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-；
（3）步驟④后的溶液顯酸性，依據取用體積為25.00ml，則需用精確量具酸式滴定管取用；
故答案為：酸式滴定管；
（4）步驟⑤消耗0.10mol?L^-1的Na₂SO₃溶液25.00mL，
              SO₃^2-+2Fe³⁺+H₂O=2Fe²⁺+2H⁺+SO₄^2-
               1      2
0.10mol/L×0.025L    n
n=0.05mol
250ml溶液中鐵元素物質的量=0.05mol×

250

25

=0.5mol
則鐵觸媒中鐵的質量分數(shù)為

0.5mol×56g/mol

7.84g

×100%=35.7%
故答案為：35.7%；
Ⅱ．（1）用K₂FeO₄處理中性廢水時與水反應生成氫氧化鐵膠體，并放出無色無味的氣體和其它物質，鐵元素化合價降低，氧元素化合價升高生成氧氣，結合電荷守恒配平書寫離子方程式為：4FeO₄^2-+10H₂O=4Fe（OH）₃（膠體）+8OH^-+3O₂↑；氫氧化鐵膠體具有吸附作用，能吸附懸浮在水中的雜質凈水，發(fā)生聚沉；
4FeO₄^2-+10H₂O=4Fe（OH）₃（膠體）+8OH^-+3O₂↑；聚沉；
（2）在圖示反應中，SO₂轉化為S，S元素化合價降低，說明SO₂在反應中為氧化劑，則MFe₂O_x為還原劑，氧化劑氧化性大于氧化產物，二氧化硫氧化性大于MFe₂O_y；SO₂在反應中為氧化劑，參與氧化還原反應，MFe₂O_x為還原劑，反應后Fe元素的化合價升高，根據化合價代數(shù)和，則有（2y-2）＞（2x-2），即y＞x，
故答案為：＜；＜；

點評：本題考查了物質性質的分析，物質組成的實驗探究方法和實驗過程分析判斷，氧化還原反應實質理解和化學式變化的計算應用，掌握基礎是關鍵，題目難度較大．