Question

鐵及其化合物在生產(chǎn)和生活中有廣泛的應(yīng)用．
（1）鐵元素在元素周期表中的位置為

 

．
（2）等物質(zhì)的量的鐵分別與足量的鹽酸、水蒸氣在一定條件下反應(yīng)，產(chǎn)生相同條件下的氣體體積比為

 

，鐵在高溫條件下與水蒸氣反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．
（3）堿式硫酸鐵[Fe（OH）SO₄]是一種用于污水處理的新型高效絮凝劑，在醫(yī)藥上也可用于治療消化性潰瘍出血．工業(yè)上利用廢鐵屑（含少量氧化鋁、氧化鐵等）生產(chǎn)堿式硫酸鐵的工藝流程如圖：
已知：常溫下，部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時(shí)溶液的pH見下表：

沉淀物	Fe3+	Fe2+	Al3+
開始沉淀	2.3	7.5	3.4
完全沉淀	3.2	9.7	4.4

①加入少量NaHCO₃的目的是調(diào)節(jié)pH，應(yīng)控制pH的范圍為

 

．
②堿式硫酸鐵溶于水后產(chǎn)生的[Fe（OH）²⁺]離子，可部分水解生成聚合離子[Fe₂（OH）₄²⁺]．該水解反應(yīng)的離子方程式為

 

．
（4）高鐵酸鉀（K₂FeO₄）也是常用的水處理劑．它的制備方法有多種．
①熔融法又稱為過氧化鈉氧化法．先在高溫熔融的條件下制備高鐵酸鈉：Fe+3Na₂O₂=Na₂FeO₄+2Na₂O，再將高鐵酸鈉加入到氫氧化鉀溶液里，發(fā)生反應(yīng)：2KOH+Na₂FeO₄=K₂FeO₄+2NaOH，請(qǐng)根據(jù)復(fù)分解反應(yīng)原理分析該反應(yīng)發(fā)生的原因：

 

．
②電解法制備高鐵酸鉀．鐵和石墨分別做兩個(gè)電極的電極材料，氫氧化鈉溶液做電解液實(shí)現(xiàn)電解制備．陰極的電極材料為

 

，寫出陽極的電極反應(yīng)式為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：鐵的化學(xué)性質(zhì),金屬的回收與環(huán)境、資源保護(hù),鐵的氧化物和氫氧化物

專題：元素及其化合物

分析：（1）鐵是26號(hào)元素，在元素周期表中的位置為第四周期Ⅷ族；
（2）令Fe的物質(zhì)的量為1mol，根據(jù)方程式計(jì)算出生成氫氣的物質(zhì)的量，再根據(jù)相同條件下體積之比等于物質(zhì)的量之比確定兩反應(yīng)中生成氫氣體積之比；方程式為：3Fe+4H₂O（g）  

高溫  .

  Fe₃O₄+4H₂；
（3）①要制備硫酸亞鐵，應(yīng)與硫酸鋁分離，根據(jù)沉淀的pH選擇；②根據(jù)反應(yīng)物和生成物判斷離子方程式；
（4）①K₂FeO₄溶解度小，析出晶體，促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行；
②鐵發(fā)生氧化反應(yīng)作陽極，所以陰極是石墨，鐵轉(zhuǎn)化為FeO₄^2-，書寫電極反應(yīng)式．

解答： 解：（1）鐵是26號(hào)元素，在元素周期表中的位置為第四周期Ⅷ族，故答案為：第四周期Ⅷ族；
（2）令Fe的物質(zhì)的量為1mol，則：
 Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑
1mol          1mol
3Fe+4H₂O（g）

高溫  .

Fe₃O₄+4H₂
1mol                

4

3

mol，
相同條件下體積之比等于物質(zhì)的量之比，則兩反應(yīng)中生成氫氣體積之比為1mol：

4

3

mol=3：4，故答案為：3：4；3Fe+4H₂O（g）  

高溫  .

  Fe₃O₄+4H₂；
（3）①制備硫酸亞鐵，應(yīng)與硫酸鋁分離，應(yīng)調(diào)節(jié)溶液pH生成Al（OH）₃，要避免生成應(yīng)Fe（OH）₂沉淀，控制pH在4.4～7.5之間，
故答案為：4.4～7.5；
②[Fe（OH）]²⁺離子，可部分水解生成[Fe₂（OH）₄]²⁺聚合離子，根據(jù)電荷守恒和質(zhì)量守恒可寫出反應(yīng)的離子方程式為2[Fe（OH）]²⁺+2H₂O?[Fe₂（OH）₄]²⁺+2H⁺，
故答案為：2[Fe（OH）]²⁺+2H₂O?[Fe₂（OH）₄]²⁺+2H⁺；
（4）①復(fù)分解反應(yīng)的條件是生成沉淀、氣體或者弱電解質(zhì)，因?yàn)镵₂FeO₄溶解度小，析出晶體，促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行，故答案為：K₂FeO₄溶解度小，析出晶體，促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行；②鐵發(fā)生氧化反應(yīng)作陽極，所以陰極是石墨，鐵轉(zhuǎn)化為FeO₄^2-，所以電極反應(yīng)式為：Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O，故答案為：石墨；Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O．

點(diǎn)評(píng)：本題考查制備原理的設(shè)計(jì)，題目難度中等，注意根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)和題給信息判斷可能發(fā)生的反應(yīng)，方程式的書寫為解答該題的難點(diǎn)，也是易錯(cuò)點(diǎn)，注意體會(huì)書寫方法．