Question

鋼鐵等鐵制品是應(yīng)用最廣泛的金屬材料，鐵元素的單質(zhì)及其化合物在元素化合物世界始終扮演著重要角色．
Ⅰ．打磨過的細(xì)鐵釘可在純氧中劇烈燃燒，最終生成黑色固體，其化學(xué)式為

 

；鐵粉與水蒸氣在高溫下也可生成該黑色固體，反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．
Ⅱ．某校探究性學(xué)習(xí)小組用已部分生銹的廢鐵屑制作印刷電路板的腐蝕劑，并回收銅．探究過程如圖，請(qǐng)回答下列問題：
（1）步驟②中，除發(fā)生反應(yīng)Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑外，其他可能反應(yīng)的離子方程式為

 

；

 

．
（2）若溶液B中只含有Fe²⁺而不含F(xiàn)e³⁺，可證明該事實(shí)的實(shí)驗(yàn)方法是

 

①先加氯水，后加KSCN溶液后顯紅色；
②先加KSCN溶液，不顯紅色，再加氯水后顯紅色；
③滴加NaOH溶液，只產(chǎn)生白色沉淀，迅速變?yōu)榛揖G色，最后呈紅褐色；
④只滴加KSCN溶液不顯紅色．
A．①②B．②③C．③④D．①④
（3）步驟⑤產(chǎn)生金屬銅的化學(xué)方程式為

 

．
Ⅲ．金屬的腐蝕所導(dǎo)致的鋼鐵損耗占鋼鐵年產(chǎn)量的

1

4

還多．在鋼鐵的吸氧腐蝕過程中，正極反應(yīng)式為

 

，若此過程中共生成了8gFe₂O₃，則轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：鐵的化學(xué)性質(zhì),氧化還原反應(yīng),電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式,二價(jià)Fe離子和三價(jià)Fe離子的檢驗(yàn)

專題：

分析：Ⅰ．鐵絲在純氧中燃燒生成四氧化三鐵，其化學(xué)式為Fe₃O₄；在高溫下普通鐵粉與水蒸氣反應(yīng)，生成四氧化三鐵和氫氣；
Ⅱ．廢鐵屑經(jīng)①加入熱的Na₂CO₃溶液除油污，可得到固體A，應(yīng)經(jīng)過過濾操作，加入鹽酸，發(fā)生Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O、Fe+2Fe³⁺═3Fe²⁺，然后通入適量的氯氣，
發(fā)生2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-，溶液C為FeCl₃，用于腐蝕印刷電路，發(fā)生Cu+2Fe³⁺═2Fe²⁺+Cu²⁺，操作乙可得到氯氣、銅和E，應(yīng)為電解操作，陽極生成氯氣，陰極生成銅，最后得到氯化亞鐵溶液；
（1）加入鹽酸，發(fā)生Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O、Fe+2Fe³⁺═3Fe²⁺；
（2）只含有Fe²⁺而不含F(xiàn)e³⁺，根據(jù)加入氧化劑，F(xiàn)e²⁺被氧化劑氧化成Fe³⁺，F(xiàn)e³⁺的特征反應(yīng)判斷；
（3）步驟⑤電解氯化銅，生成銅和氯氣；
Ⅲ．鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕，負(fù)極上Fe失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)；結(jié)合元素化合價(jià)的變化計(jì)算轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量；

解答： 解：Ⅰ．鐵絲在純氧中燃燒生成四氧化三鐵，反應(yīng)的化學(xué)方程式為3Fe+2O₂

點(diǎn)燃  .

Fe₃O₄，所以最終生成黑色固體，其化學(xué)式為Fe₃O₄，鐵粉與水蒸氣在高溫下反應(yīng)的化學(xué)方程式為：3Fe+4H₂O（氣）

高溫  .

Fe₃O₄+4H₂，
故答案為：Fe₃O₄；3Fe+4H₂O（氣）

高溫  .

Fe₃O₄+4H₂；
Ⅱ．廢鐵屑經(jīng)①加入熱的Na₂CO₃溶液除油污，可得到固體A，應(yīng)經(jīng)過過濾操作，加入鹽酸，發(fā)生Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O、Fe+2Fe³⁺═3Fe²⁺，然后通入適量的氯氣，
發(fā)生2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-，溶液C為FeCl₃，用于腐蝕印刷電路，發(fā)生Cu+2Fe³⁺═2Fe²⁺+Cu²⁺，操作乙可得到氯氣、銅和E，應(yīng)為電解操作，陽極生成氯氣，陰極生成銅，最后得到氯化亞鐵溶液；
（1）固體A為Fe₂O₃和Fe的混合物，加入鹽酸，發(fā)生Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O、Fe+2Fe³⁺═3Fe²⁺，
故答案為：Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O、Fe+2Fe³⁺═3Fe²⁺；
（2）①先滴加氯水，氯氣將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，即使原溶液不含F(xiàn)e³⁺，滴加KSCN溶液后也顯紅色，無法證明原溶液是否含有Fe³⁺，故①錯(cuò)誤；
②KSCN與Fe³⁺作用使溶液顯紅色，與Fe²⁺作用無此現(xiàn)象，先滴加KSCN溶液，不顯紅色，說明原溶液不含有Fe³⁺，再滴加氯水后顯紅色，說明滴加氯水后溶液中有Fe³⁺，證明原溶液含有Fe²⁺，故②正確；
③滴加NaOH溶液，利用先產(chǎn)生白色沉淀，后變灰綠，最后顯紅褐色，灰綠色是氫氧化亞鐵和氫氧化鐵混合物顏色，能檢驗(yàn)鐵離子，故③正確；
④只滴加KSCN溶液，根據(jù)溶液是否顯紅色，能檢驗(yàn)出溶液中是否含有Fe³⁺，無法驗(yàn)證Fe²⁺存在，故④錯(cuò)誤；
故選B．
（3）步驟⑤產(chǎn)生金屬銅的化學(xué)方程式為CuCl₂

電解  .

Cu+Cl₂↑，
故答案為：CuCl₂

電解  .

Cu+Cl₂↑；
Ⅲ．鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，負(fù)極上Fe失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Fe-2e^-=Fe²⁺，反應(yīng)中Fe元素化合價(jià)由0價(jià)升高到+3價(jià)，生成了8gFe₂O₃，則轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為

8g

160g/mol

×2×3=0.3mol，
故答案為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；0.3mol；

點(diǎn)評(píng)：本題考查較為綜合，涉及化學(xué)方程式的書寫、電解知識(shí)等，側(cè)重考查物質(zhì)的分離、提純和制備，綜合考查學(xué)生的分析能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ瑸楦呖汲Ｒ婎}型，注意把握物質(zhì)的性質(zhì)以及物質(zhì)分離的方法，題目難度中等．