Question

16．從古至今，鐵及其化合物在人類生產(chǎn)生活中的作用發(fā)生了巨大變化．
（1）古代中國四大發(fā)明之一的指南針是由天然磁石制成的，其主要成分是c（填字母序號）．
a．Fe       b．FeO      c．Fe₃O₄      d．Fe₂O₃
（2）硫酸渣的主要化學(xué)成分為：SiO₂約45%，F(xiàn)e₂O₃約40%，Al₂O₃約10%，MgO約  5%．用該廢渣制取藥用輔料--紅氧化鐵的工藝流程如圖1（部分操作和條件略）：

回答下列問題：
①在步驟i中產(chǎn)生的有毒氣體可能有CO、SO₂等．
②在步驟iii操作中，要除去的離子之一為Al³⁺．若常溫時K_sp[Al（OH）₃]=1.0×10^-32，此時理論上將Al³⁺沉淀完全，則溶液的pH為5．
③步驟iv中，生成FeCO₃的離子方程式是Fe²⁺+2HCO₃^-=FeCO₃↓+CO₂↑+H₂O．
（3）氯化鐵溶液稱為化學(xué)試劑中的“多面手”，向氯化銅和氯化鐵的混合溶液中加入氧化銅粉末會產(chǎn)生新的沉淀，寫出該沉淀的化學(xué)式Fe（OH）₃．請用平
衡移動的原理，結(jié)合必要的離子方程式，對此現(xiàn)象作出解釋：Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，加入CuO與H⁺反應(yīng)生成Cu²⁺和H₂O，降低了H⁺濃度，使得水解平衡正向移動，生成Fe（OH）₃沉淀．
（4）①古老而神奇的藍(lán)色染料普魯士藍(lán)的合成方法如圖2：復(fù)分解反應(yīng)ii的離子方程式是3[Fe（CN）₆]^4-+4Fe³⁺=Fe₄[Fe（CN）₆]₃↓．
②如今基于普魯士藍(lán)合成原理可檢測食品中CN^-，方案如圖3：若試紙變藍(lán)則證明食品中含有CN^-，請解釋檢測時試紙中FeSO₄的作用：堿性條件下，F(xiàn)e²⁺與CN^-結(jié)合生成[Fe（CN）₆]^4-；Fe²⁺被空氣中O₂氧化生成Fe³⁺；[Fe（CN）₆]^4-與Fe³⁺反應(yīng)生成普魯士藍(lán)使試紙顯藍(lán)色．

Answer 1

分析 （1）天然磁石成分為四氧化三鐵；
（2）工業(yè)廢渣主要含F(xiàn)e₂O₃及少量SiO₂、A1₂O₃、MgO等雜質(zhì)，加煤燃燒可生成CO、SO₂等有毒氣體，加硫酸后只有二氧化硅不反應(yīng)，過濾除去二氧化硅，然后調(diào)節(jié)pH，F(xiàn)e³⁺和Al³⁺完全轉(zhuǎn)化為沉淀，而亞鐵離子沒有轉(zhuǎn)化為沉淀，向濾液加入碳酸氫銨將溶液中Fe²⁺轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓醽嗚F沉淀，過濾得到A為碳酸亞鐵，需要洗滌、干燥，然后加熱得到氧化鐵；
（3）Fe³⁺會水解產(chǎn)生較多的H⁺：Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，加入CuO與H⁺反應(yīng)生成Cu²⁺和H₂O，降低了H⁺濃度，使得水解平衡正向移動，生成Fe（OH）₃沉淀，CuO促進(jìn)鐵離子水解；
（4）①鐵離子與[Fe（CN）₆]^4-反應(yīng)生成Fe₄[Fe（CN）₆]₃沉淀；
②若試紙變藍(lán)則證明食品中含有CN^-，F(xiàn)e²⁺與CN^-結(jié)合生成[Fe（CN）₆]^4-；Fe²⁺被空氣中O₂氧化生成Fe³⁺；[Fe（CN）₆]^4- 與Fe³⁺反應(yīng)生成普魯士藍(lán)使試紙顯藍(lán)色．

解答 解：（1）古代中國四大發(fā)明之一的司南是由天然磁石制成的，磁鐵成分主要是四氧化三鐵；
故答案為：c；
（2）①由分析可知，“還原焙燒”中產(chǎn)生的有毒氣體可能有CO、SO₂等；
故答案為：CO、SO₂等；
②常溫時K_sp[Al（OH）₃]=1.0×10^-32，此時理論上將Al³⁺沉淀完全，c（OH^-）=$\root{3}{\frac{1.0×1{0}^{-32}}{1{0}^{-5}}}$=10^-9，則c（H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-9}}$mol/L=10^-5mol/L，pH=5；
故答案為：5；
③生成FeCO₃的離子方程式是：Fe²⁺+2HCO₃^-=FeCO₃↓+CO₂↑+H₂O；
故答案為：Fe²⁺+2HCO₃^-=FeCO₃↓+CO₂↑+H₂O；
（3）因為Fe³⁺會水解產(chǎn)生較多的H⁺：Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，加入CuO與H⁺反應(yīng)生成Cu²⁺和H₂O，降低了H⁺濃度，使得水解平衡正向移動，生成Fe（OH）₃沉淀；
故答案為：Fe（OH）₃；Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，加入CuO與H⁺反應(yīng)生成Cu²⁺和H₂O，降低了H⁺濃度，使得水解平衡正向移動，生成Fe（OH）₃沉淀；
（4）①復(fù)分解反應(yīng)ii的離子方程式為：3[Fe（CN）₆]^4-+4Fe³⁺=Fe₄[Fe（CN）₆]₃↓；
故答案為：3[Fe（CN）₆]^4-+4Fe³⁺=Fe₄[Fe（CN）₆]₃↓；
②基于普魯士藍(lán)合成原理可檢測食品中CN^-，堿性條件下，F(xiàn)e²⁺與CN^-結(jié)合生成[Fe（CN）₆]^4-；Fe²⁺被空氣中O₂氧化生成Fe³⁺；[Fe（CN）₆]^4- 與Fe³⁺反應(yīng)生成普魯士藍(lán)使試紙顯藍(lán)色；
故答案為：堿性條件下，F(xiàn)e²⁺與CN^-結(jié)合生成[Fe（CN）₆]^4-；Fe²⁺被空氣中O₂氧化生成Fe³⁺；[Fe（CN）₆]^4-與Fe³⁺反應(yīng)生成普魯士藍(lán)使試紙顯藍(lán)色．

點評 本題考查物質(zhì)的制備實驗及混合物的分離和提純，為高頻考點，把握流程圖中每一步發(fā)生的反應(yīng)及操作方法是解本題關(guān)鍵，注意結(jié)合題給信息解答，側(cè)重分析與實驗?zāi)芰Φ目疾�，題目難度中等．