Question

鐵及其化合物之間的相互轉(zhuǎn)化可用下式表示：①②③④
Fe²⁺

①

④

Fe³⁺

②

③

FeO

2- 4

（高鐵酸根離子）回答下列有關(guān)問(wèn)題：
（1）鐵元素在周期表中的位置是

 

．
（2）Fe與過(guò)量稀硫酸反應(yīng)可以制取FeSO₄．若用反應(yīng)所得的酸性溶液，實(shí)現(xiàn)上述①的轉(zhuǎn)化，要求產(chǎn)物純凈，可選用的試劑是

 

（選填序號(hào)）．
A．Cl₂          B．Fe          C．HNO₃          D．H₂O₂
（3）上述轉(zhuǎn)化得到的硫酸鐵可用于電化浸出黃銅礦精礦工藝．精礦在陽(yáng)極浸出的反應(yīng)比較復(fù)雜，其中有一主要反應(yīng)CuFeS₂+4Fe³⁺=Cu²⁺+5Fe²⁺+2S（CuFeS₂中S為-2價(jià)），下列說(shuō)法正確的是

 

（選填序號(hào)）．
A．從物質(zhì)分類的角度看，黃銅礦屬于合金
B．反應(yīng)中，所有鐵元素均被還原
C．反應(yīng)中，CuFeS₂ 既作氧化劑又作還原劑
D．當(dāng)轉(zhuǎn)移1mol電子時(shí)，46g CuFeS₂參加反應(yīng)
（4）下述反應(yīng)中，若FeSO₄和O₂的系數(shù)比為2：1，試配平下列方程式：
FeSO₄+K₂O₂→K₂FeO₄+K₂O+K₂SO₄+O₂↑
（5）向某稀HNO₃和Fe（NO₃）₃的混合溶液中逐漸加入鐵粉，產(chǎn)生無(wú)色氣體，該氣體遇空氣變紅棕色，溶液中Fe²⁺濃度和加入Fe粉的物質(zhì)的量之間的關(guān)系如圖所示．則混合溶液中HNO₃和Fe（NO₃）₃的物質(zhì)的量濃度之比為

 

．
（6）某同學(xué)將鐵與水蒸氣高溫反應(yīng)后的固體物質(zhì)溶解在過(guò)量鹽酸中，如何判斷所得溶液中是否含有Fe³⁺？

 

．

Answer 1

分析：（1）鐵元素在周期表中的位置是第四周期第Ⅷ族；
（2）根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)及是否引進(jìn)雜質(zhì)確定選項(xiàng)；
（3）根據(jù)合金的定義、化合價(jià)的升降、發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)與轉(zhuǎn)移電子之間的關(guān)系判斷；
（4）根據(jù)得失電子數(shù)相等配平反應(yīng)方程式，注意化合價(jià)的判斷方法；
（5）混合溶液中加入鐵粉發(fā)生的反應(yīng)為：3Fe+8HNO₃（稀）═3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，2Fe（NO₃）₃+Fe═3Fe（NO₃）₂，由圖象可知，加入2molFe粉時(shí)，鐵離子完全反應(yīng)生成Fe²⁺的物質(zhì)的量之比為3mol，設(shè)混合溶液中有x mol HNO₃，y mol Fe（NO₃）₃，根據(jù)列放出計(jì)算；
（6）鐵離子的檢驗(yàn)加KSCN溶液，觀察溶液是否呈血紅色．

解答：解：（1）鐵元素在周期表中的位置是第四周期第Ⅷ族，故答案為：第四周期第Ⅷ族；
（2）要使產(chǎn)物純凈，必須物質(zhì)間發(fā)生反應(yīng)后，沒(méi)有雜質(zhì)生成．
A、氯氣有氧化性，能氧化二價(jià)鐵離子生成三價(jià)鐵離子，但同時(shí)有氯離子生成，所以有雜質(zhì)生成，故A錯(cuò)誤；
B、鐵與稀硫酸反應(yīng)生成二價(jià)鐵離子，不能把二價(jià)鐵離子轉(zhuǎn)化為三價(jià)鐵離子，故B錯(cuò)誤；
C、硝酸能氧化二價(jià)鐵離子生成三價(jià)鐵離子，但溶液中還有雜質(zhì)硝酸根離子，故C錯(cuò)誤；
D、雙氧水能氧化二價(jià)鐵離子生成三價(jià)鐵離子，同時(shí)有水生成，水是原溶液的成分，所以不是雜質(zhì)，故D正確；
故選D；
（3）A、合金是由兩種或兩種以上的金屬與非金屬經(jīng)一定方法所合成的具有金屬特性的物質(zhì)，所以黃銅礦不是合金，故A錯(cuò)誤；
B、CuFeS₂中鐵元素的化合價(jià)為+2價(jià)，反應(yīng)物Fe³⁺的化合價(jià)為+3價(jià)，生成物中Fe²⁺的化合價(jià)為+2價(jià)，所以不是所有鐵元素均被還原，故B錯(cuò)誤；
C、CuFeS₂中只有S元素的化合價(jià)只有升高，其他元素的化合價(jià)不變，所以CuFeS₂只作還原劑，故C錯(cuò)誤；
D、CuFeS₂+4Fe³⁺=Cu²⁺+5Fe²⁺+2S 轉(zhuǎn)移電子4
   184g   4mol
   46g   1mol
故D正確；
故選D；
（4）FeSO₄+K₂O₂→K₂FeO₄+K₂O+K₂SO₄+O₂↑，該反應(yīng)，F(xiàn)eSO₄中Fe的化合價(jià)為+2價(jià)，K₂FeO₄中Fe的化合價(jià)為+6價(jià)，所以一個(gè)氯化亞鐵分子失去4個(gè)電子；K₂O₂中O的化合價(jià)為-1價(jià)，O₂中O的化合價(jià)為0價(jià)，一個(gè)K₂O₂分子失去2個(gè)電子生成氧氣；K₂O₂中O的化合價(jià)為-1價(jià)，K₂FeO₄和K₂O中O元素的化合價(jià)為-2價(jià)，所以一個(gè)K₂O₂失去2個(gè)電子，該方程式中得失電子的最小公倍數(shù)為6，所以該方程式的計(jì)量數(shù)分別為2、6、2、2、2、1，即方程式為2FeSO₄+6K₂O₂=2K₂FeO₄+2K₂O+2K₂SO₄+1O₂↑，
故答案為：2、6、2、2、2、1；
（5）混合溶液中加入鐵粉發(fā)生的反應(yīng)為：
3Fe+8HNO₃（稀）═3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，
2Fe（NO₃）₃+Fe═3Fe（NO₃）₂
由圖象可知，加入2molFe粉時(shí)，鐵離子完全反應(yīng)生成Fe²⁺的物質(zhì)的量之比為3mol，
設(shè)混合溶液中有x mol HNO₃，y mol Fe（NO₃）₃，則：

3 8 x+ 1 2 y=2 3 8 x+ 3 2 y=3

解得

x=1 y=4

，故原稀溶液中HNO₃和Fe（NO₃）₃的物質(zhì)的量濃度之比4：1，故答案為；4：1；
（6）鐵離子的檢驗(yàn)加KSCN溶液，觀察溶液是否呈血紅色，方法為：取少量溶液于試管中，加入2～3滴KSCN溶液，如溶液呈血紅色，則有Fe³⁺，反之則無(wú)，
故答案為：取少量溶液于試管中，加入2～3滴KSCN溶液，如溶液呈血紅色，則有Fe³⁺，反之則無(wú)．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了鐵鹽和亞鐵鹽的相互轉(zhuǎn)化，注意二價(jià)鐵離子和三價(jià)鐵離子的檢驗(yàn)是高考的熱點(diǎn)，三價(jià)鐵離子能使KSCN變紅色，同時(shí)考查混合物的有關(guān)計(jì)算，難度中等，注意按加入的鐵分別與硝酸鐵、硝酸反應(yīng)，與硝酸反應(yīng)生成硝酸亞鐵，可以簡(jiǎn)化計(jì)算．