Question

鐵是應(yīng)用最廣泛的金屬，鐵和鐵的化合物在生產(chǎn)和生活中有廣泛的應(yīng)用．
（1）已知鐵元素可以形成氧化亞鐵、氧化鐵和四氧化三鐵3種氧化物，其中四氧化三鐵是一種復(fù)雜的化合物，請(qǐng)寫出四氧化三鐵與足量稀硝酸反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式：

 

．
（2）取鐵釘6.0g放入15.0mL濃硫酸中，加熱，充分應(yīng)后得到溶液X并收集到氣體Y．
①甲同學(xué)認(rèn)為X中除Fe³⁺外還可能含有Fe²⁺．寫出生成Fe²⁺所有可能的離子反應(yīng)方程式：

 

．若要確認(rèn)溶液X中既有Fe²⁺，又有Fe³⁺應(yīng)選用

 

（選填序號(hào)）．
a．KSCN溶液和氯水         b．鐵粉和KSCN溶液
c．濃氨水                d．酸性KMnO₄溶液和KSCN溶液
②乙同學(xué)取336mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）氣體Y通入足量溴水中，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

 

．然后加入足量BaCl₂溶液，經(jīng)適當(dāng)操作后得干燥固體2.33g．由于此推知?dú)怏wY中SO₂的體積分?jǐn)?shù)為

 

．
（3）已知常溫下Ksp[Fe（OH）₃]=1.25×10^-36，則Fe（NO₃）₃溶液中加入KOH溶液到PH=

 

時(shí)Fe³⁺才能完全沉淀（當(dāng)溶液中某種離子濃度小于10^-5mol?L^-1時(shí)可看作完全沉淀，lg2=0.3，lg5=0.7）．

Answer 1

考點(diǎn)：鐵的化學(xué)性質(zhì),難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì)

專題：電離平衡與溶液的pH專題,幾種重要的金屬及其化合物

分析：（1）四氧化三鐵中鐵元素既有+2價(jià)又有+3價(jià)，+2價(jià)的能被硝酸氧化為+3價(jià)，根據(jù)氧化還原反應(yīng)知識(shí)來書寫；
（2）①金屬鐵可以和氧化性的離子之間反應(yīng)生成亞鐵離子；亞鐵離子能使高錳酸鉀褪色，三價(jià)鐵離子遇到硫氰化鉀顯示紅色；
②溴單質(zhì)具有氧化性，能將二氧化硫氧化為硫酸，根據(jù)硫元素守恒可以計(jì)算SO₂的體積分?jǐn)?shù)；
③依據(jù)氫氧化鐵飽和溶液中溶度積常數(shù)計(jì)算溶液中的氫氧離子濃度，并計(jì)算pH即可．

解答： 解：（1）四氧化三鐵中鐵元素既有+2價(jià)又有+3價(jià)，+2價(jià)的能被硝酸氧化為+3價(jià)，即3Fe₃O₄+28HNO₃（�。┅�9Fe（NO₃）₃+14H₂O+NO↑，
故答案為：3Fe₃O₄+28HNO₃（�。┅�9Fe（NO₃）₃+14H₂O+NO↑，；
（2）①金屬鐵和濃硫酸的反應(yīng)中，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，金屬鐵和稀硫酸之間反應(yīng)會(huì)生成氫氣和亞鐵離子，過量的鐵還會(huì)和生成的三價(jià)鐵之間反應(yīng)得到亞鐵離子，即Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑、Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，檢驗(yàn)三價(jià)鐵可以用硫氰化鉀，能使硫氰化鉀變紅色，檢驗(yàn)亞鐵離子用高錳酸鉀，能使高錳酸鉀褪色，兩個(gè)實(shí)驗(yàn)分開進(jìn)行，
故答案為：Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑、Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺；d；
②溴單質(zhì)具有氧化性，能將二氧化硫氧化為硫酸，即SO₂+Br₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄，然后加入足量BaCl₂溶液，經(jīng)適當(dāng)操作后得干燥固體2.33g，即為硫酸鋇沉淀，物質(zhì)的量是0.01mol，根據(jù)硫元素守恒，二氧化硫的物質(zhì)的量是0.01mol，所以336mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）氣體中二氧化硫的體積分?jǐn)?shù)是：

0.01mol×22.4L/mol

0.336L

×100%=66.7%，
故答案為：SO₂+Br₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄；66.7%；
（3）Fe（OH）₃的溶度積K_sp=1.25×10^-36，c（Fe³⁺）×c³（OH^-）=1.25×10^-36；c³（OH^-）=

1.25×10-36

1×10-5

=1.25×10^-31，求得c（OH^-）=0.5×10^-10mol/L；水溶液中的離子積c（H⁺）×c（OH^-）=10^-14，c（H⁺）=2×10^-4mol/L，則pH=3.7，故答案為：3.7．

點(diǎn)評(píng)：本題綜合和考查學(xué)生元素以及化合物的性質(zhì)、沉淀溶解平衡的有關(guān)計(jì)算等方面的知識(shí)，注意知識(shí)的歸納和整理是解題關(guān)鍵，難度不大．