Question

3．鐵及其化合物有重要用途，如聚合硫酸鐵[Fe₂（0H）_n（S0₄）_3-n/2]_m是一種新型高效的水處理混凝劑，而高鐵酸鉀（其中鐵的化合價(jià)為+6）是一種重要的殺菌消毒劑，某課題小組設(shè)計(jì)如下方案制備上述兩種產(chǎn)品：

請(qǐng)回答下列問題：
（1）若A為H₂0（g），可以得到Fe₃0₄，寫出其轉(zhuǎn)化的化學(xué)方程式：3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂．
（2）若C為KNO₃和KOH的混合物，寫出其與Fe₂O₃加熱共融制得高鐵酸鉀的化學(xué)方程式 并配平：
1Fe₂O₃+3KNO₃+4KOH-2K₂FeO₄+3KNO₂+2H₂O
（3）為測(cè)定溶液Ⅰ中鐵元素的總含量，實(shí)驗(yàn)操作：準(zhǔn)確量取20.00mL溶液Ⅰ于帶塞錐形瓶中，加入足量H₂0₂，調(diào)節(jié)pH＜3，加熱除去過量H₂0₂；加入過量KI充分反應(yīng)后，再用 O.1OOOmol．L^-1 Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液20.00mL．
已知：2Fe³⁺+2I^-═2Fe²⁺+I₂   I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-
①寫出滴定選用的指示劑淀粉溶液，滴定終點(diǎn)觀察到的現(xiàn)象當(dāng)加入最后一滴硫代硫酸鈉溶液時(shí)，藍(lán)色消失且半分鐘不變色．
②溶液Ⅰ中鐵元素的總含量為5.6g．L^-1．若滴定前溶液中H₂0₂沒有除盡，所測(cè)定的鐵元素的含量將會(huì)偏高 （填“偏高”“偏低”“不變”）．
（4）將3.48gFe₃O₄完全溶解在100mL 1mol•L^-1H₂SO₄溶液中，然后加入K₂Cr₂O₇溶液25mL，恰好使溶液中的Fe²⁺全部反應(yīng)，Cr₂O₇^2-轉(zhuǎn)化為Cr³⁺．則K₂Cr₂O₇溶液的物質(zhì)的量濃度為0.033mol/L．

Answer 1

分析 （1）Fe與水蒸氣反應(yīng)生成四氧化三鐵與氫氣；
（2）Fe元素化合價(jià)由+3價(jià)升高為+6價(jià)，共升高3價(jià)，N元素化合價(jià)由+5價(jià)降低為+3價(jià)，共降低2價(jià)，化合價(jià)升降最小公倍數(shù)為6，則Fe₂O₃的系數(shù)為1、KNO₃的系數(shù)為3，根據(jù)原子守恒配平，可知缺項(xiàng)物質(zhì)為水；
（3）①碘單質(zhì)遇到淀粉顯示藍(lán)色，可選淀粉為指示劑；當(dāng)?shù)鈫钨|(zhì)完全反應(yīng)后溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o色；
②根據(jù)反應(yīng)：2Fe³⁺+2I^-═2Fe²⁺+I₂、I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-，可得關(guān)系式Fe³⁺～S₂O₃^2-，然后根據(jù)關(guān)系式計(jì)算出鐵離子的物質(zhì)的量，再計(jì)算鐵元素的總含量；
雙氧水可以將I^-氧化為I₂，導(dǎo)致消耗S₂O₃^2-的偏多；
（4）根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒計(jì)算．

解答 解：（1）Fe與水蒸氣反應(yīng)生成四氧化三鐵與氫氣，反應(yīng)方程式為：3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂，
故答案為：3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂；
（2）Fe元素化合價(jià)由+3價(jià)升高為+6價(jià)，共升高3價(jià)，N元素化合價(jià)由+5價(jià)降低為+3價(jià)，共降低2價(jià)，化合價(jià)升降最小公倍數(shù)為6，則Fe₂O₃的系數(shù)為1、KNO₃的系數(shù)為3，根據(jù)原子守恒配平，可知缺項(xiàng)物質(zhì)為水，配平后方程式為：Fe₂O₃+3 KNO₃+4KOH=2K₂FeO₄+3KNO₂+2H₂O，
故答案為：1、3、4、2、3、2H₂O；
（3）①碘單質(zhì)遇到淀粉顯示藍(lán)色，可選淀粉為指示劑；當(dāng)加入最后一滴硫代硫酸鈉溶液時(shí)，藍(lán)色消失且半分鐘不變色說明反應(yīng)到達(dá)終點(diǎn)，
故答案為：淀粉溶液；當(dāng)加入最后一滴硫代硫酸鈉溶液時(shí)，藍(lán)色消失且半分鐘不變色；
②由關(guān)系式Fe³⁺～S₂O₃^2-，則n（Fe³⁺）=n（S₂O₃^2-）=0.1000mol/L×0.02L=0.002mol，鐵元素總含量為：$\frac{56g/mol×0.002mol}{0.02L}$=5.6g/L；
H₂O₂也能氧化I^-生成I₂，所以若過氧化氫沒有除盡，則消耗硫代硫酸鈉溶液體積偏大，所測(cè)結(jié)果偏高，
故答案為：5.6；偏高；
（4）K₂Cr₂O₇溶液的物質(zhì)的量濃度為cmol/L，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，則：
0.025L×cmol/L×6=$\frac{3.48g}{232g/mol}$×$\frac{1}{3}$×1
解得c=0.033，
故答案為：0.033mol/L．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的制備方案的設(shè)計(jì)、氧化還原反應(yīng)配平、化學(xué)計(jì)算等知識(shí)，題目難度中等，試題知識(shí)點(diǎn)較多、綜合性較強(qiáng)，充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用所學(xué)知識(shí)的能力．