Question

17．鐵及其化合物在日常生活、生產(chǎn)中應用廣泛．研究鐵及其化合物的應用意義重大．
（1）硫酸亞鐵是治療缺鐵性貧血藥劑的有效成分．醫(yī)生建議，服用該藥劑的同時服用還原性的維生素C，其原因是防止亞鐵被氧化．
（2）堿式硫酸鐵[Fe（OH）SO₄]是一種具有多功能的物質(zhì)，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下：

已知：部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH見下表：

沉淀物	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Al（OH）3
開始沉淀	2.3	7.5	3.4
完全沉淀	3.2	9.7	4.4

回答下列問題：
①酸浸過程中，發(fā)生非氧化還原反應的離子方程式為Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O，F(xiàn)e₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O加入碳酸氫鈉的目的是調(diào)節(jié)溶液的PH，除去鋁離子．
②已知常溫時Al（OH）₃的K_AP=3.0×10^-34，當pH=4時溶液中c（Al³⁺）=3×10^-4mol•L^-1．
③從環(huán)保、產(chǎn)品純度角度分析，試劑B宜選用的物質(zhì)是c（填編號）
a．NaClO     b．KNO₃     c．H₂O₂     d．MnO₂     e．KMnO₄
（3）高鐵電池是一種新型可充電、長時間保持穩(wěn)定放電的電池，該電池的總反應方程式為3Zn+2K₂FeO₄+8H₂O$?_{充電}^{放電}$2Fe（OH）₃+4KOH+3Zn（OH）₂，該電池放電時負極附近電解質(zhì)溶液的pH變�。ㄌ睢白兇蟆薄安蛔儭被颉白冃　保�，充電時陽極的電極反應式為Fe（OH）₃-3e^-+5OH^-=FeO₄^2-+4H₂O．

Answer 1

分析 （1）維生素C具有還原性，能將三價鐵還原為二價鐵；
（2）廢鐵屑中含少量氧化鋁、氧化鐵等，將過量廢鐵屑加入稀硫酸中，進行酸浸，所以試劑A為硫酸，發(fā)生反應 Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑、Al₂O₃+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂O、Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O、Fe₂（SO₄）₃+Fe=3FeSO₄，然后在酸浸溶液中再加入NaHCO₃并攪拌，調(diào)節(jié)溶液的pH，發(fā)生反應Al³⁺+3HCO₃^-=Al（OH）₃↓+3CO₂↑，所以濾渣中成分是Al（OH）₃，過濾得到硫酸亞鐵，向硫酸亞鐵溶液中加入氧化劑，將亞鐵離子氧化成鐵離子，為了不引入新雜質(zhì)，可以用H₂O₂，酸性條件下，H₂O₂和FeSO₄發(fā)生氧化還原反應生成鐵離子，故B為H₂O₂，將溶液蒸發(fā)濃縮、過濾得到堿式硫酸鐵，據(jù)此分析解答；
（3）該原電池放電時，Zn失電子作負極，生成鋅離子結合溶液中的氫氧根離子生成Zn（OH）₂，正極上高鐵酸根離子得電子發(fā)生還原反應，充電時陽極發(fā)生氧化，將Fe（OH）₃氧化成K₂FeO₄，據(jù)此書寫電極反應式．

解答 解：（1）維生素C具有還原性，能將三價鐵還原為二價鐵，可以防止亞鐵被氧化，
故答案為：防止亞鐵被氧化；
（2）廢鐵屑中含少量氧化鋁、氧化鐵等，將過量廢鐵屑加入稀硫酸中，進行酸浸，所以試劑A為硫酸，發(fā)生反應 Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑、Al₂O₃+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂O、Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O、Fe₂（SO₄）₃+Fe=3FeSO₄，然后在酸浸溶液中再加入NaHCO₃并攪拌，調(diào)節(jié)溶液的pH，發(fā)生反應Al³⁺+3HCO₃^-=Al（OH）₃↓+3CO₂↑，所以濾渣中成分是Al（OH）₃，過濾得到硫酸亞鐵，向硫酸亞鐵溶液中加入氧化劑，將亞鐵離子氧化成鐵離子，為了不引入新雜質(zhì)，可以用H₂O₂，酸性條件下，H₂O₂和FeSO₄發(fā)生氧化還原反應生成鐵離子，故B為H₂O₂，將溶液蒸發(fā)濃縮、過濾得到堿式硫酸鐵，
①根據(jù)上面的分析可知，酸浸過程中，發(fā)生非氧化還原反應的化學方程式為Al₂O₃+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂O、Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O，對應的離子方程式為 Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O，F(xiàn)e₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O，根據(jù)上面的分析可知，加入碳酸氫鈉的目的是 調(diào)節(jié)溶液的PH，除去鋁離子，
故答案為：Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O，F(xiàn)e₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O； 調(diào)節(jié)溶液的PH，除去鋁離子；
②已知常溫時Al（OH）₃的K_sP=3.0×10^-34，當pH=4時溶液中c（OH^-）=10^-10 mol/L，所以c（Al³⁺）=$\frac{KsP}{{c}^{3}（OH{\;}^{-}）}$=$\frac{3.0×10{\;}^{-34}}{（{10{\;}^{-10}）}^{3}}$=3×10^-4mol•L^-1，
故答案為：3×10^-4；
③根據(jù)上面的分析可知，被還原成水，不引入 新的雜質(zhì)，所以試劑B宜選用H₂O₂，故選c；
（3）該原電池放電時，Zn失電子作負極，生成鋅離子結合溶液中的氫氧根離子生成Zn（OH）₂，消耗了氫氧根離子，所以溶液的PH值會變小，正極上高鐵酸根離子得電子發(fā)生還原反應，充電時陽極發(fā)生氧化，將Fe（OH）₃氧化成K₂FeO₄，電極反應式為Fe（OH）₃-3e^-+5OH^-=FeO₄^2-+4H₂O，
故答案為：變��；．

點評 本題考查物質(zhì)的分離和提純，側重考查學生獲取信息及利用信息能力、分析能力、實驗操作能力，注意題給信息的靈活運用，知道常見離子的檢驗方法及現(xiàn)象，題目難度中等．