Question

4．鐵及其化合物在日常生活中應用廣泛．
（1）五羰基鐵[Fe（CO）₅]相當活潑，吸收H₂生成四羰基鐵酸[H₂Fe（CO）₄]，四羰基鐵酸與NaOH反應生成的四羰基鐵酸二鈉水溶液呈堿性．五羰基鐵吸收H₂的化學方程式為Fe（CO）₅+H₂=H₂Fe（CO）₄+CO，四羰基鐵酸在水溶液中的電離方程式為H₂Fe（CO）₄?H++HFe（CO）₄^-、HFe（CO）₄-?H++Fe（CO）₄^2-．
（2）N₂H₄（聯氨）能使鍋爐內壁的鐵銹（主要成分為Fe₂O₃）轉變成磁性氧化鐵（Fe₃O₄）層，從而減緩鍋爐銹蝕，反應過程中聯氨轉化為氮氣，則每生成1mol Fe₃O₄轉移電子的物質的量為1mol．
（3）常溫下，用氧缺位鐵酸鋅ZnFe₂O_y可以消除NO_x污染，使NO_x轉變?yōu)镹₂，同時ZnFe₂O_y轉變?yōu)?nbsp;ZnFe₂O₄．若2mol ZnFe₂O_y與足量NO₂反應可生成0.5mol N₂，則y=3．
（4）工業(yè)上常采用如圖所示的電解裝置，利用鐵的化合物將氣態(tài)廢棄物中的硫化氫轉化為可利用的硫．通電電解一段時間后，通入H₂S時發(fā)生反應的離子方程式為2[Fe（CN）₆]^3-+2CO₃²-+H₂S═2[Fe（CN）₆]^4-+2HCO${\;}_{3}^{-}$+S↓． 電解時，陽極的電極反應式為[Fe（CN）₆]^4--e^-=[Fe（CN）₆]^3-；電解過程中陰極區(qū)溶液的pH變大 （填“變大”、“變小”或“不變”）．
（5）向含1.0mol Fe₂（SO₄）₃和1.0mol FeSO₄的1L酸性混合溶液中通入NH₃，至該溶液的pH為3時，所得溶液中c（Fe²⁺）：c（Fe³⁺）=2.5×10⁴．[溶液體積變化忽略不計，K_sp（ Fe（OH）₂）=8.0×10^-16，K_sp（ Fe（OH）₃）=4.0×10^-38]．

Answer 1

分析 （1）氫化羰基鐵為二元弱酸，結合原子守恒分析書寫化學方程式；氫化羰基鐵為二元弱酸，在溶液中分兩步電離；
（2）根據Fe₃O₄可以寫成FeO•Fe₂O₃，可知1個Fe₃O₄中有2個鐵為+3價，1個鐵為+2價來解答；
（3）依據氧化還原反應的電子守恒計算ZnFe₂O_y中Fe元素化合價，再根據化合物中的元素化合價代數為0計算y的值；
（4）電解時陽極發(fā)生失電子的氧化反應，將[Fe（CN）₆]^4-轉化為Fe（CN）₆]^3-，化合價升高；陰極反應式為2HCO₃^-+2 e^-═H₂↑+2CO₃^2-，據此判斷；
（5）pH為3時，c（OH^-）=10^-11mol/L，結合K_sp（Fe（OH）₂）=c（Fe²⁺）×c²（OH^-）=8.0×10^-38，K_sp（Fe（OH）₃）=c（Fe³⁺）×c³（OH^-）=4.0×10^-38計算c（Fe²⁺）：c（Fe³⁺）．

解答 解：（1）Fe與CO可形成五羰基鐵[Fe（CO）₅]，該化合物相當活潑，易于吸收H₂生成氫化羰基鐵．氫化羰基鐵為二元弱酸，可與NaOH反應生成四羰基鐵酸二鈉，依據題干信息推知，反應的化學方程式為：Fe（CO）₅+H₂=H₂Fe（CO）₄+CO；
氫化羰基鐵為二元弱酸，在溶液中分兩步電離，其電離方程式為：H₂Fe（CO）₄?HFe（CO）₄^-+H⁺，HFe（CO）₄^-?Fe（CO）₄^2-+H⁺；
故答案為：Fe（CO）₅+H₂=H₂Fe（CO）₄+CO；H₂Fe（CO）₄?HFe（CO）₄^-+H⁺，HFe（CO）₄^-?Fe（CO）₄^2-+H⁺；
（2）因Fe₃O₄可以寫成FeO•Fe₂O₃，可知1個Fe₃O₄中有2個鐵為+3價，1個鐵為+2價，所以由Fe₂O₃形成一個Fe₃O₄得到1個電子，則每生成1mol Fe₃O₄，轉移電子的物質的量為1mol；
故答案為：1mol；
（3）2mol ZnFe₂O_y與足量NO₂可生成0.5mol N₂，則ZnFe₂O_y被還原為ZnFe₂O₄，令ZnFe₂O_y中鐵元素的化合價為a，根據電子轉移守恒，可知2mol×2×（3-a）=0.5mol×2×4，解得a=2，化合價代數和為0，則2+2×2=2y，解得y=3，
故答案為：3；
（4）電解時陽極發(fā)生失電子的氧化反應，將[Fe（CN）₆]^4-轉化為Fe（CN）₆]^3-，化合價升高，則陽極的反應為：[Fe（CN）₆]^4--e^-═[Fe（CN）₆]^3-；陰極反應式為2HCO₃^-+2 e^-═H₂↑+2CO₃^2-，由于CO₃^2-的水解程度大于HCO₃^-，所以堿性增強，則pH變大；
故答案為：[Fe（CN）₆]^4--e^-═[Fe（CN）₆]^3-；變大；
（5）pH為3時，c（OH^-）=10^-11mol/L，則1.0mol FeSO₄溶液中c（Fe²⁺）×c²（OH^-）=10^-22＜8.0×10^-16，沒有沉淀生成，則c（Fe²⁺）=1.0mol/L，
由K_sp（Fe（OH）₃）=4.0×10^-38可知，c（Fe³⁺）=$\frac{4.0×1{0}^{-38}}{（1{0}^{-11}）^{3}}$mol/L=4×10^-5mol/L，則c（Fe²⁺）：c（Fe³⁺）=2.5×10⁴，
故答案為：2.5×10⁴．

點評 本題以鐵的化合物的性質為知識背景，考查了弱電解質的電離、鹽的水解原理的應用、電解原理的應用、溶度積常數的計算等，題目綜合性較強，難度較大，側重于考查學生對基礎知識的綜合應用能力和計算能力．