Question

鐵及其化合物在生活、生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用．
Ⅰ．鐵觸媒（+2價(jià)鐵和+3價(jià)鐵組成的氧化物）是工業(yè)合成氨的催化劑．
某學(xué)習(xí)小組用下列流程測(cè)定鐵觸媒的含鐵量．根據(jù)題意回答相關(guān)問(wèn)題：

（1）步驟①中需用1.50mol?L^-1的硫酸100mL，若用18.4mol?L^-1的濃硫酸來(lái)配制，則需要用量筒量取濃硫酸

 

mL
（2）步驟②通入Cl₂的目的是

 

（用離子方程式表示）
（3）步驟④后需用

 

（填儀器名稱(chēng)）取25.00mL稀釋后溶液．
（4）步驟⑤消耗0.10mol?L^-1的Na₂SO₃溶液25.00mL，則鐵觸媒中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

Ⅱ．目前的研究表明，鐵的某些含氧酸鹽可用于工業(yè)廢水、廢氣的處理．
（1）用K₂FeO₄處理中性廢水時(shí)與水反應(yīng)生成氫氧化鐵膠體，并放出無(wú)色無(wú)味的氣體和其它物質(zhì)，寫(xiě)出反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式

 

，處理廢水時(shí)既利用K₂FeO₄強(qiáng)氧化性，又利用生成氫氧化鐵膠體的

 

作用．
（2）MFe₂O₄可以與氫氣反應(yīng)制備新型納米材料氧缺位鐵酸鹽MFe₂O_x （3＜x＜4），其中M表示+2價(jià)的金屬元素，常溫下，MFe₂O_x能使工業(yè)廢氣中的SO₂轉(zhuǎn)化為S，達(dá)到回收硫、凈化空氣目的，轉(zhuǎn)化過(guò)程表示如圖：
則可以判斷x

 

y，氧化性：MFe₂O_y

 

SO₂（填“＞”、“＜”或“=”）

Answer 1

考點(diǎn)：探究物質(zhì)的組成或測(cè)量物質(zhì)的含量,復(fù)雜化學(xué)式的確定

專(zhuān)題：實(shí)驗(yàn)探究和數(shù)據(jù)處理題,計(jì)算題

分析：Ⅰ、（1）依據(jù)溶液中溶質(zhì)不變計(jì)算得到；
（2）步驟②通入Cl₂的目的是把亞鐵離子氧化為鐵離子；
（3）步驟④后的溶液顯酸性，依據(jù)取用體積為25.00ml，則需用精確量具酸式滴定管取用；
（4）依據(jù)鐵離子和亞硫酸鈉溶液反應(yīng)的定量關(guān)系計(jì)算鐵元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
Ⅱ、（1）用K₂FeO₄處理中性廢水時(shí)與水反應(yīng)生成氫氧化鐵膠體，并放出無(wú)色無(wú)味的氣體和其它物質(zhì)，鐵元素化合價(jià)降低，氧元素化合價(jià)升高生成氧氣，結(jié)合電荷守恒配平書(shū)寫(xiě)離子方程式；氫氧化鐵膠體具有吸附作用；
（2）根據(jù)化合價(jià)的變化判斷反應(yīng)物在反應(yīng)中是氧化劑還是還原劑或是催化劑，根據(jù)化合價(jià)代數(shù)和為0判斷x與y的關(guān)系．

解答： 解：Ⅰ、（1）步驟①中需用1.50mol?L^-1的硫酸100mL，若用18.4mol?L^-1的濃硫酸來(lái)配制，依據(jù)溶液稀釋過(guò)程中溶質(zhì)物質(zhì)的量不變列式計(jì)算，1.50mol?L^-1×0.100L=18.4mol?L^-1×V
V=0.0082L=8.2ml，則需要用量筒量取濃硫酸.2ml；
故答案為：8.2；
（2）步驟②通入Cl₂的目的是氧化亞鐵離子為鐵離子，反應(yīng)的離子方程式為：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-；
故答案為：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-；
（3）步驟④后的溶液顯酸性，依據(jù)取用體積為25.00ml，則需用精確量具酸式滴定管取用；
故答案為：酸式滴定管；
（4）步驟⑤消耗0.10mol?L^-1的Na₂SO₃溶液25.00mL，
              SO₃^2-+2Fe³⁺+H₂O=2Fe²⁺+2H⁺+SO₄^2-
               1      2
0.10mol/L×0.025L    n
n=0.05mol
250ml溶液中鐵元素物質(zhì)的量=0.05mol×

250

25

=0.5mol
則鐵觸媒中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

0.5mol×56g/mol

7.84g

×100%=35.7%
故答案為：35.7%；
Ⅱ．（1）用K₂FeO₄處理中性廢水時(shí)與水反應(yīng)生成氫氧化鐵膠體，并放出無(wú)色無(wú)味的氣體和其它物質(zhì)，鐵元素化合價(jià)降低，氧元素化合價(jià)升高生成氧氣，結(jié)合電荷守恒配平書(shū)寫(xiě)離子方程式為：4FeO₄^2-+10H₂O=4Fe（OH）₃（膠體）+8OH^-+3O₂↑；氫氧化鐵膠體具有吸附作用，能吸附懸浮在水中的雜質(zhì)凈水，發(fā)生聚沉；
4FeO₄^2-+10H₂O=4Fe（OH）₃（膠體）+8OH^-+3O₂↑；聚沉；
（2）在圖示反應(yīng)中，SO₂轉(zhuǎn)化為S，S元素化合價(jià)降低，說(shuō)明SO₂在反應(yīng)中為氧化劑，則MFe₂O_x為還原劑，氧化劑氧化性大于氧化產(chǎn)物，二氧化硫氧化性大于MFe₂O_y；SO₂在反應(yīng)中為氧化劑，參與氧化還原反應(yīng)，MFe₂O_x為還原劑，反應(yīng)后Fe元素的化合價(jià)升高，根據(jù)化合價(jià)代數(shù)和，則有（2y-2）＞（2x-2），即y＞x，
故答案為：＜；＜；

點(diǎn)評(píng)：本題考查了物質(zhì)性質(zhì)的分析，物質(zhì)組成的實(shí)驗(yàn)探究方法和實(shí)驗(yàn)過(guò)程分析判斷，氧化還原反應(yīng)實(shí)質(zhì)理解和化學(xué)式變化的計(jì)算應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度較大．