Question

14．鐵是日常生活中廣泛應(yīng)用的金屬．亞鐵離子是血紅蛋白的主要成分，它肩負(fù)著輸送O₂的重任．
（1）鐵在元素周期表中的位置是第四周期第VIII族．
（2）鋼鐵在潮濕的空氣中易發(fā)生電化學(xué)腐蝕，且與空氣的接觸面積越大，腐蝕程度越大，寫出鋼鐵腐蝕過程中正極的反應(yīng)式O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-．
（3）在生鐵中含有一種僅由鐵、碳兩種元素組成的化合物X．已知X中鐵、碳元素的質(zhì)量比為14：1，X的最簡(jiǎn)式為Fe₃C．
（4）X有如圖轉(zhuǎn)化關(guān)系（無關(guān)物質(zhì)已經(jīng)略去）：[X]$→_{高溫煅燒}^{足量氧氣}$[固體Y]$\stackrel{過量鹽酸}{→}$[溶液甲]$\stackrel{雙氧水}{→}$[溶液乙]
①溶液甲中含有的陽離子是Fe²⁺Fe³⁺H⁺，向溶液甲中加入雙氧水發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O
②將溶液乙加熱、蒸干、灼燒后得到的固體是Fe₂O₃．
（5）X與過量的濃硝酸反應(yīng)生成氣體Z和氣體W，Z是一種空間構(gòu)型為直線型的分子，其電子式為．一定溫度下，將2mol的W氣體置于密閉容器中，保持壓強(qiáng)不變，溫度由T₁升高到T₂的過程中，氣體逐漸變?yōu)闊o色．若保持T₂，增大壓強(qiáng)，氣體又逐漸變?yōu)榧t棕色．氣體的物質(zhì)的量n隨溫度T變化的關(guān)系如圖所示．溫度在T₂～T₃之間，氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量是（保留1位小數(shù)）30.7．

Answer 1

分析 （1）鐵是26號(hào)元素，四個(gè)電子層，最外層2個(gè)電子，在周期表中位于第四周期第ⅤⅢ；
（2）鋼鐵腐蝕過程中正極上是氧氣得到電子發(fā)生還原反應(yīng)；
（3）X中鐵、碳元素的質(zhì)量比為14：1，計(jì)算物質(zhì)的量之比得到最簡(jiǎn)比寫出最簡(jiǎn)式；
（4）轉(zhuǎn)化關(guān)系可知（3）得到X的化學(xué)式在足量氧氣中高溫煅燒得到四氧化三鐵，加入過量鹽酸溶解得到氯化鐵、氯化亞鐵溶液甲，加入雙氧水氧化亞鐵離子為鐵離子得到溶液乙為氯化鐵溶液，加熱蒸干灼燒乙溶液促進(jìn)水解得到水解產(chǎn)物氫氧化鐵，灼燒分解為氧化鐵；
（5）溫度由T₁繼續(xù)升高到T₂的過程中，氣體逐漸變?yōu)闊o色，且混合氣體總的物質(zhì)的量增大，說明NO₂發(fā)生分解反應(yīng)，應(yīng)生成NO與O₂；溫度在T₂-T₃之間處于平衡狀態(tài)，平衡時(shí)混合氣體總的物質(zhì)的量為3mol，根據(jù)起始加入2molNO₂計(jì)算混合氣體總質(zhì)量，計(jì)算混合氣體的平均摩爾質(zhì)量確定平均相對(duì)分子質(zhì)量．

解答 解：（1）鐵是26號(hào)元素，四個(gè)電子層，最外層2個(gè)電子，在周期表中位于第四周期第ⅤⅢ族，
故答案為：第四周期第VIII族；
（2）鋼鐵腐蝕過程中正極上是氧氣得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，
故答案為：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；   
（3）在生鐵中含有一種僅由鐵、碳兩種元素組成的化合物X．已知X中鐵、碳元素的質(zhì)量比為14：1，物質(zhì)的量之比=$\frac{14}{56}$：$\frac{1}{12}$=3：1，最簡(jiǎn)式為：Fe₃C，
故答案為：Fe₃C；
（4）轉(zhuǎn)化關(guān)系可知（3）得到X的化學(xué)式Fe₃C，在足量氧氣中高溫煅燒得到四氧化三鐵，二氧化碳，固體加入過量鹽酸溶解得到氯化鐵、氯化亞鐵溶液甲，
①溶液甲中含有的陽離子是Fe²⁺ Fe³⁺ H⁺，加入雙氧水氧化亞鐵離子為鐵離子得到溶液乙為氯化鐵溶液，反應(yīng)的離子方程式為：2Fe²⁺+H₂O₂+2 H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：Fe²⁺ Fe³⁺ H⁺，2Fe²⁺+H₂O₂+2 H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
②加熱蒸發(fā)氯化鐵溶液，氯化鐵水解生成氫氧化鐵和鹽酸，氯化氫揮發(fā)，促進(jìn)水解得到水解產(chǎn)物氫氧化鐵，灼燒后得到的固體是氧化鐵，化學(xué)式為：Fe₂O₃，
故答案為：Fe²⁺ Fe³⁺ H⁺，2Fe²⁺+H₂O₂+2 H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，F(xiàn)e₂O₃；
（5）X與過量的濃硝酸反應(yīng)生成氣體Z和氣體W，Z是一種空間構(gòu)型為直線型的分子，判斷Z為CO₂，二氧化碳中碳原子和氧原子分別寫出兩個(gè)共用電子對(duì)，電子式為：，W為NO₂，溫度由T₁繼續(xù)升高到T₂的過程中，氣體逐漸變?yōu)闊o色，且混合氣體總的物質(zhì)的量增大，說明NO₂發(fā)生分解反應(yīng)，應(yīng)生成NO與O₂，方程式為：2NO₂?2NO+O₂，
溫度在T₂-T₃之間處于平衡狀態(tài)，平衡時(shí)混合氣體總的物質(zhì)的量為3mol，起始加入2molNO₂，故平衡混合氣體總質(zhì)量=2mol×46g/mol=92g，混合氣體的平均摩爾質(zhì)量=$\frac{92g}{3mol}$=30.7g/mol，故混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量為30.7，
故答案為：30.7．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了鐵及其化合物性質(zhì)的分析主要是化學(xué)式、反應(yīng)產(chǎn)物的分析判斷，反應(yīng)現(xiàn)象和圖象分析是解題關(guān)鍵，題目難度中等．