Question

鐵是人類生產(chǎn)和生活中必不可少的重要金屬（如圖）．
（1）自然界一共存在四種穩(wěn)定的鐵原子，分別是⁵⁴Fe、⁵⁶Fe、⁵⁷Fe和⁵⁸Fe，其中⁵⁸Fe原子中子數(shù)與質(zhì)子數(shù)之差為

 

．計算鐵元素的近似相對質(zhì)量的計算式為：54×a₁%+56×a₂%+57×a₃%+58×a₄%，其中a₁%、a₂%…是指各同位素的

 

．
（2）鐵原子中有

 

種能量不同的電子，鐵原子次外層的電子云有

 

種不同的伸展方向．
（3）與鐵同周期的主族元素中，最高價氧化物對應(yīng)水化物中，堿性最強(qiáng)的化合物與酸性最強(qiáng)的化合物的化學(xué)反應(yīng)方程式為

 

．
（4）要用鐵片、鋅片、直流電源和導(dǎo)線完成鐵片鍍鋅的實驗，鐵片應(yīng)置于

 

極，電解質(zhì)溶液是

 

．
（5）高鐵酸鈉（Na₂FeO₄）是水處理過程中使用的一種新型凈水劑，它的氧化性比高錳酸鉀更強(qiáng)，本身在反應(yīng)中被還原為Fe³⁺，配平制取高鐵酸鈉的化學(xué)方程式：

 

Fe（NO₃）₃+

 

NaOH+

 

Cl₂→

 

Na₂FeO₄+

 

NaNO₃+

 

NaCl+

 

H₂O；高鐵酸鈉除了能消毒殺菌外，還能吸附水中的懸浮物，其原因是

 

．
（6）0.03mol的鐵加到過量的HNO₃中，加熱，鐵完全溶解，若生成NO、NO₂的混和氣體共1.12L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）．將盛有此氣體的容器倒扣在水中，通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下一定體積的O₂，恰好使氣體全部溶于水生成HNO₃，則通入O₂的體積

 

L．

Answer 1

分析：（1）鐵的原子序數(shù)是26，元素的近似平均相對原子質(zhì)量為同位素的質(zhì)量數(shù)乘以該同位素原子在自然界所占原子個數(shù)的百分?jǐn)?shù)；
（2）鐵原子有7個能級，次外層有9個原子軌道；
（3）與鐵同周期的主族元素中，堿性最強(qiáng)的化合物與酸性最強(qiáng)的化合物分別為KOH、HBrO₄；
（4）待鍍金屬做陰極，含鍍層金屬離子做電解質(zhì)溶液；
（5）由質(zhì)量守恒定律及電子守恒來配平化學(xué)反應(yīng)，F(xiàn)e元素的化合價由+3價升高為+6價，Cl元素的化合價應(yīng)為0降低為-1價，鐵酸鈉被還原后的產(chǎn)物Fe³⁺能發(fā)生水解反應(yīng)生成氫氧化鐵膠體，氫氧化鐵膠體具有吸附性；
（6）根據(jù)電子守恒計算，已知HNO₃

鐵

NO、NO₂

氧氣

HNO₃，反應(yīng)前后HNO₃的物質(zhì)的量不變，而化合價變化的只有鐵和氧氣，則鐵失去電子數(shù)目等于O₂得到電子的數(shù)目，以此進(jìn)行計算．

解答：解：（1）中子數(shù)=質(zhì)量數(shù)-質(zhì)子數(shù)=58-26=32，中子數(shù)與質(zhì)子數(shù)之差為32-26=6；元素的近似平均相對原子質(zhì)量為同位素的質(zhì)量數(shù)乘以該同位素原子在自然界所占原子個數(shù)的百分?jǐn)?shù)（豐度），故答案為：6；豐度；
（2）鐵的電子排布式：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，鐵原子有7個能級，次外層為M層，有9個原子軌道，故答案為：7；9；
（3）與鐵同周期的主族元素中，最高價氧化物對應(yīng)水化物中，堿性最強(qiáng)的化合物與酸性最強(qiáng)的化合物分別為KOH、HBrO₄，化學(xué)反應(yīng)方程式為KOH+HBrO₄=H₂O+HBrO₄，故答案為：KOH+HBrO₄=H₂O+HBrO₄；
（4）待鍍金屬做陰極，鐵做陰極，含鍍層金屬離子做電解質(zhì)溶液，ZnCl₂做電解質(zhì)溶液，故答案為：陰；ZnCl₂（Zn 的鹽溶液都可以）；
（5）Fe元素的化合價由+3價升高為+6價，Cl元素的化合價應(yīng)為0降低為-1價，由質(zhì)量守恒定律及電子守恒可知配平后化學(xué)反應(yīng)為2Fe（NO₃）₃+16NaOH+3Cl₂=2Na₂FeO₄+6NaNO₃+6NaCl+8H₂O；鐵酸鈉被還原后的產(chǎn)物Fe³⁺能發(fā)生水解反應(yīng)生成氫氧化鐵膠體，氫氧化鐵膠體具有吸附性，
故答案為：2；16；3；2；6；6； 8；Fe³⁺水解，吸附溶液中的雜質(zhì)；
（6）0.03mol反應(yīng)時失去電子數(shù)目為3×0.03mol=0.09mol，
反應(yīng)整個過程為HNO₃

鐵

NO、NO₂

氧氣

HNO₃，反應(yīng)前后HNO₃的物質(zhì)的量不變，而化合價變化的只有鐵和氧氣，則鐵失去電子數(shù)目等于O₂得到電子的數(shù)目，所以消耗氧氣的物質(zhì)的量為n（O₂）

0.09mol

4

=0.0225mol，V（O₂）=0.0225mol×22.4l/mol=0.504l，所以通入O₂的體積為0.504l，故答案為：0.504L．

點評：本題考查鐵的原子結(jié)構(gòu)、電鍍、氧化還原反應(yīng)的配平和計算，難度中等，根據(jù)HNO₃

鐵

NO、NO₂

氧氣

HNO₃，反應(yīng)前后HNO₃的物質(zhì)的量不變，而化合價變化的只有鐵和氧氣，則鐵失去電子數(shù)目等于O₂得到電子的數(shù)目是解題的關(guān)鍵．