Question

鐵是廣泛應(yīng)用的金屬．
（1）鐵元素在周期表中的位置是

 

，工業(yè)上通常采用高爐煉鐵的方法制得單質(zhì)鐵，請寫出用赤鐵礦與CO反應(yīng)煉鐵的化學(xué)方程式

 

．
（2）請補(bǔ)充完成實(shí)驗(yàn)室制備Fe（OH）₃膠體的操作步驟：
①取25ml蒸餾水加熱至沸騰       
②

 

③繼續(xù)煮沸至

 

    
④停止加熱．
（3）幾種離子生成氫氧化物沉淀的pH如表（已知Fe（OH）₂呈絮狀，不易從溶液中除去）

	開始沉淀的pH	完全沉淀的pH
Fe3+	1.1	3.2
Fe2+	5.8	8.8
Zn2+	5.9	8.9

注：開始沉淀的pH按金屬離子濃度為1.0mol?L^-1計(jì)算
現(xiàn)有某溶液含有Fe²⁺、Fe³⁺、Zn²⁺、SO₄^2-，要使溶液中的Fe²⁺和Fe³⁺完全沉淀，需往溶液中先加入H₂O₂，作用是

 

，然后再加入NH₄HCO₃調(diào)節(jié)pH至

 

，NH₄HCO₃中起調(diào)節(jié)pH作用的離子是

 

 （填離子符號）
（4）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究鐵釘和鋼釘在堿性溶液中遇到高錳酸鉀時(shí)是否能發(fā)生電化學(xué)腐蝕．實(shí)驗(yàn)如下

①完成下列表格

	KMnO4（OH-）溶液	鐵釘（鋼釘）
實(shí)驗(yàn)1	短時(shí)間內(nèi)無明顯現(xiàn)象	短時(shí)間內(nèi)無明顯現(xiàn)象
實(shí)驗(yàn)2	短時(shí)間溶液由紫紅色（MnO4-）變?yōu)樯罹G色（MnO42-）	短時(shí)間鐵釘表面產(chǎn)生紅褐色物質(zhì)
請用化學(xué)用語解釋實(shí)驗(yàn)2的現(xiàn)象

②實(shí)驗(yàn)2比實(shí)驗(yàn)1能夠較快看到以上現(xiàn)象的原因是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)的分離、提純的基本方法選擇與應(yīng)用,膠體的重要性質(zhì),金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)

專題：

分析：（1）根據(jù)鐵元素在周期表中的位置來分析；赤鐵礦的主要成分是Fe₂O₃，據(jù)此寫出化學(xué)方程式；
（2）根據(jù)Fe（OH）₃膠體的制備步驟來分析；
（3）根據(jù)Fe²⁺沉淀時(shí)，Zn²⁺也開始沉淀；Fe³⁺沉淀完全時(shí)，Zn²⁺不發(fā)生沉淀來分析；加入NH₄HCO₃調(diào)節(jié)至Fe³⁺沉淀完全，而Zn²⁺未沉淀；NH₄HCO₃中能消耗H⁺使pH增大的是HCO₃^-；
（4）①鐵釘在溶液中形成原電池后，MnO₄^-得電子被還原；鐵失電子先被氧化為Fe²⁺，然后結(jié)合溶液的環(huán)境，分析后續(xù)反應(yīng)；
②鐵釘中的含碳量高于鋼釘．

解答： 解：（1）鐵在元素周期表中處于第四周期、第VIII族； 赤鐵礦的主要成分是Fe₂O₃，可知赤鐵礦與CO反應(yīng)煉鐵的化學(xué)方程式為3CO+Fe₂O₃

高溫  .

2Fe+3CO₂，
故答案為：第四周期、第VIII族；3CO+Fe₂O₃

高溫  .

2Fe+3CO₂；
（2）制備Fe（OH）₃膠體的步驟是：向沸水中逐滴加入飽和的氯化鐵溶液，繼續(xù)煮沸至溶液變?yōu)榧t褐色即停止加熱，即得Fe（OH）₃膠體，
故答案為：②向沸水中逐滴加入5-6滴FeCl₃飽和溶液；③液體呈紅褐色；
（3）根據(jù)Fe²⁺沉淀時(shí)，Zn²⁺也開始沉淀；Fe³⁺沉淀完全時(shí)，Zn²⁺不發(fā)生沉淀，故要將Fe²⁺轉(zhuǎn)化為Fe³⁺來沉淀，故加入H₂O₂的作用是將Fe²⁺氧化為Fe³⁺；加入NH₄HCO₃的作用是調(diào)節(jié)至Fe³⁺沉淀完全，而Zn²⁺未沉淀，故應(yīng)調(diào)節(jié)pH至3.2-5.8之間；NH₄HCO₃中能消耗H⁺使pH增大的是HCO₃^-，故NH₄HCO₃中起調(diào)節(jié)pH作用的離子是HCO₃^-．
故答案為：將Fe²⁺氧化為Fe³⁺；至3.2-5.8之間；HCO₃^-；
（4）①鐵釘在溶液中形成原電池后，MnO₄^-得電子被還原為MnO₄^2-，反應(yīng)為：MnO₄^-+e^-=MnO₄^2-；鐵失電子先被氧化為Fe²⁺：Fe-2e^-=Fe²⁺；由于是在堿性環(huán)境下，故Fe²⁺結(jié)合OH^-生成Fe（OH）₂ ：Fe ²⁺+2OH^-=Fe（OH）₂ ↓；Fe（OH）₂ 有強(qiáng)還原性，易被氧化：Fe（OH）₂+2OH^-+MnO₄^-=Fe（OH）₃+MnO₄^2-；Fe（OH）₃不穩(wěn)定，易分解：Fe（OH）₃=Fe₂O₃ ?nH₂O，故短時(shí)間鐵釘表面產(chǎn)生紅褐色物質(zhì)，
故答案為：

	KMnO4（OH-）溶液	鐵釘（鋼釘）
實(shí)驗(yàn)1	短時(shí)間內(nèi)無明顯現(xiàn)象	短時(shí)間內(nèi)無明顯現(xiàn)象
實(shí)驗(yàn)2	短時(shí)間溶液由紫紅色（MnO4-）變?yōu)樯罹G色（MnO42-）	短時(shí)間鐵釘表面產(chǎn)生紅褐色物質(zhì)
請用化學(xué)用語解釋實(shí)驗(yàn)2的現(xiàn)象	MnO4-+e-=MnO42-	①Fe-2e-=Fe2+②Fe 2++2OH-=Fe（OH）2 ↓ ③Fe（OH）2+2OH-+MnO4-=Fe（OH）3+MnO42- ④Fe（OH）3=Fe2O3 ?nH2O

②鐵釘中的含碳量高于鋼釘，故實(shí)驗(yàn)2比實(shí)驗(yàn)1能夠較快，故答案為：鐵釘中的含碳量高于鋼釘．

點(diǎn)評：本題考查了雜質(zhì)離子的沉淀、膠體的制備以及電化學(xué)腐蝕，綜合性較強(qiáng)，難度適中．鐵離子的除去是考試熱點(diǎn)．