Question

鐵是一種過渡元素，金屬鐵是最常用的金屬．請回答下列各題：
（1）生鐵中含有一種鐵碳化合物（Fe₃C），在足量的空氣中高溫煅燒，生成有磁性的固體和能使澄清石灰水變渾濁的氣體，該反應的化學方程式為

 

．上述反應生成的磁性固體能溶于過量鹽酸，該反應的離子方程式為

 

．
（2）在Fe²⁺、Fe³⁺的催化作用下，可實現2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄的轉化．已知，含SO₂的廢氣通入Fe²⁺、Fe³⁺的溶液時，其中一個反應的離子方程式為4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O，則另一反應的離子方程式為

 

．
（3）硫酸廠用煅燒黃鐵礦（FeS₂）來制取硫酸，實驗室利用硫酸廠燒渣（主要成分是Fe₂O₃及少量FeS、SiO₂）制綠礬．利用燒渣制綠礬的過程如下：

①燒渣溶于稀H₂SO₄過程中，有單質硫生成，寫出該反應的離子方程式（只寫生成S的反應式，其他反應無需寫出）

 

．
②向溶液X中加入足量鐵屑的目的是

 

．
③可用硫酸酸化的 KMnO₄溶液通過滴定法測定綠礬產品中FeSO₄含量，滴定時發(fā)生反應的離子方程式為

 

．
（4）已知Fe（OH）₃的溶度積常數K_sp=1.1×10^-36．室溫時在FeCl₃溶液中滴加NaOH溶液，當溶液pH=3時，通過計算說明Fe³⁺是否沉淀完全

 

．
（提示：當某離子濃度小于1.0×10^-5 mol?L^-1時可以認為該離子沉淀完全了）

Answer 1

考點：鐵鹽和亞鐵鹽的相互轉變

專題：幾種重要的金屬及其化合物

分析：（1）Fe₃C在足量的空氣中高溫煅燒生成四氧化三鐵和二氧化碳；磁性固體能溶于過量稀硝酸發(fā)生氧化還原反應生成硝酸鐵、NO和水；
（2）在Fe²⁺、Fe³⁺的催化作用下，可實現2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄的轉化，由總反應（2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄）減去4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O即可；
（3）①Fe₂O₃和FeS均可以和稀硫酸之間反應分別生成硫酸鐵、硫化氫，二者之間會發(fā)生化學反應；
②金屬鐵可以和鐵離子之間反應生成亞鐵離子；
③高錳酸根離子具有氧化性，能將亞鐵離子氧化為鐵離子．
（4）溶液中c（H⁺）=10^-3，c（OH^-）=10^-11 ，代入K_sp=1.1×10^-36=[c（OH^-）]³×c（Fe³⁺）求算．

解答： 解：（1）Fe₃C在足量的空氣中高溫煅燒生成四氧化三鐵和二氧化碳，反應為Fe₃C+3O₂

高溫  .

Fe₃O₄+CO₂；磁性固體能溶于過量稀硝酸發(fā)生氧化還原反應生成硝酸鐵、NO和水，離子反應為3Fe₃O₄+28H⁺+NO₃^-=9Fe³⁺+NO↑+14H₂O，
故答案為：Fe₃C+3O₂

高溫  .

Fe₃O₄+CO₂；3Fe₃O₄+28H⁺+NO₃^-=9Fe³⁺+NO↑+14H₂O；
（2）由總反應（2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄）減去4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O可得到離子反應為2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺，
故答案為：2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺；
（3）①Fe₂O₃可以和稀硫酸之間反應生成硫酸鐵，FeS可以和稀硫酸之間反應生成硫化氫，鐵離子具有氧化性，硫化氫具有還原性，二者之間會發(fā)生化學反應：2Fe³⁺+H₂S=2Fe²⁺+S↓+2H⁺，會產生硫單質，故答案為：2Fe³⁺+H₂S=2Fe²⁺+S↓+2H⁺；
②向溶液硫酸鐵中加入足量鐵屑，金屬鐵可以和鐵離子之間反應生成亞鐵離子，以制備純凈的綠礬晶體，故答案為：使Fe³⁺完全轉化為Fe²⁺，以制備純凈的綠礬晶體；
③高錳酸根離子具有氧化性，能將亞鐵離子氧化為鐵離子，實質是：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，故答案為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O．
（4）溶液pH為3時，溶液中c（H⁺）=10^-3，則c（OH^-）=10^-11 ，K_sp=1.1×10^-36=[c（OH^-）]³×c（Fe³⁺），c（Fe³⁺）=1.1×10^-36/10^-33=1.1×10^-3（mol/L）＞10^-5 mol?L^-1，故答案為：c（Fe³⁺）=1.1×10^-3（mol/L）＞10^-5 mol?L^-1故Fe³⁺沒有沉淀完全．

點評：本題考查較綜合，涉及氧化還原反應的計算、離子反應和化學反應方程式的書寫等，綜合性較強，側重分析能力與計算能力的綜合考查，題目難度中等．