Question

(14分)鐵是地殼中含量第二的金屬元素,其單質、合金及化合物在生產生活中的應用廣泛。

（一）工業(yè)廢水中含有一定量的Cr2O72－和CrO42－，它們會對人類及生態(tài)系統(tǒng)產生很大的危害，必須進行處理。常用的處理方法是電解法,該法用Fe作電極電解含Cr2O72－的酸性廢水，隨著電解的進行，陰極附近溶 液pH升高，產生Cr(OH)3沉淀。

（1）用Fe作電極的目的是 。

（2）陰極附近溶液pH升高的原因是 (用電極反應式解釋）溶液中同時生成的沉淀還有 。

（二）氮化鐵磁粉是一種磁記錄材料，利用氨氣在4000C以上分解得到的氮原子滲透到高純鐵粉中可制備氮化鐵。制備高純鐵粉涉及的主要生產流程如下：

 

已知:①某赤鐵礦石含60.0% Fe2O3、3.6% FeO,還含有A12O3、MnO2、CuO等。

②部分陽離子以氫氧化物形式完全沉淀時溶液的pH如下：

（3）步驟②中加雙氧水的目的是 ，pH控制在3. 4的作用是 。已知25°C時，，該溫度下反應：Cu2＋＋2H2OCu(OH)2＋2H＋的平衡常數(shù)K= 。

（4）如何判斷步驟③中沉淀是否洗滌干凈？

（5）制備氮化鐵磁粉的反應：（未配平），若整個過程中消耗氨氣34.0 g，消耗赤鐵礦石2 kg，設整個過程中無損耗，則氮化鐵磁粉的化學式為 。

Answer 1

（1）提供還原劑Fe2+ (2分）（2）2H+ + 2e-＝H2↑（或2H2O+2e- = H2↑+ 2OH-)(1分）

Fe(OH)3(1分） （3）將溶液中的Fe2+氧化為Fe3+（2分）；使溶液中的Fe3+完全沉淀，而其他金屬離子不沉淀（2分） 5.0×10-9（2分）（4）取少量最后一次洗滌液于試管中，加入BaCl2溶液，若有白色沉淀生成，則表明沉淀沒有洗凈；若無沉淀生成，則表明已洗凈（2分） （5）Fe8N （2分）

【解析】

試題分析：（1）用Fe作電極，與電源的正極相連作陽極，鐵失去電子轉化為亞鐵離子。亞鐵離子具有還原性能把溶液中的重鉻酸根還原到鉻離子，因此目的是提供還原劑Fe2+ 。

（2）電解池的陰極得到電子，則溶液中的氫離子得到電子轉化為氫氣，方程式為2H+ + 2e-＝H2↑。氫離子濃度降低，所以氫氧根離子濃度增大。隨著電解的進行溶液中的氫氧根離子濃度逐漸增大，與溶液中的鉻離子以及鐵離子結合生成氫氧化鉻和氫氧化鐵沉淀，所以液中同時生成的沉淀還有Fe(OH)3。

（3）濾液a中含有亞鐵離子，而亞鐵離子沉淀的時pH值較大，需要將其氧化為鐵離子。雙氧水具有強氧化性，因此步驟②中加雙氧水的目的是將溶液中的Fe2+氧化為Fe3+；根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知pH大于3.2時氫氧化鐵就已完全沉淀，所以pH控制在3. 4的作用是使溶液中的Fe3+完全沉淀，而其他金屬離子不沉淀。已知反應Cu2＋＋2H2OCu(OH)2＋2H＋，則其平衡常數(shù)

K＝。

（4）沉淀表面有吸附的硫酸根離子，則可以通過檢驗硫酸根離子檢驗步驟③中沉淀是否洗滌干凈，即取少量最后一次洗滌液于試管中，加入BaCl2溶液，若有白色沉淀生成，則表明沉淀沒有洗凈；若無沉淀生成，則表明已洗凈。

（5）根據(jù)鐵原子守恒可知2kg赤鐵礦可以得到鐵的物質的量是。氨氣的物質的量是34g÷17g/mol＝2mol，則根據(jù)原子守恒可知氮化鐵磁粉中鐵與氮原子的個數(shù)之比是16：2＝8：1，則其化學式為Fe8N。

考點：考查