Question

1．鐵及其化合物在日常生活、生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛．
（1）高鐵酸鈉（Na₂FeO₄）是水處理過程中的一種新型凈水劑，工業(yè)上利用NaClO 和NaOH的混合溶液將2Fe（OH）₃氧化性制備高鐵酸鈉，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Fe（OH）₃+3NaClO+4NaOH═2Na₂FeO₄+3NaCl+5H₂O；高鐵酸鈉能用作新型凈水劑的原理是本身具有強氧化性可殺菌消毒，在反應(yīng)中被還原成三價鐵離子水解生成氫氧化鐵膠體凈水；
（2）氧化鐵紅顏料跟某些油料混合，可以制成防銹油漆．以黃鐵礦為原料制硫酸產(chǎn)生的硫酸渣中含F(xiàn)e₂O₃、SiO₂、Al₂O₃、MgO等，用硫酸渣制備鐵紅（Fe₂O₃）的過程如下：
①酸溶過程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe₂O₃+3H₂SO₄═Fe₂（SO₄）₃+3H₂O，
Al₂O₃+3H₂SO₄═Al₂（SO₄）₃+3H₂O，MgO+H₂SO₄═MgSO₄+H₂O；“濾渣A”主要成份的化學(xué)式為SiO₂．
②還原過程中加入FeS₂的目的是將溶液中的Fe³⁺還原為Fe²⁺，而本身被氧化為H₂SO₄，請寫出該反應(yīng)的離子方程式FeS₂+14Fe³⁺+8H₂O═15Fe²⁺+2SO₄^2-+16H⁺；
③氧化過程中，O₂、NaOH與Fe²⁺反應(yīng)的離子方程式為4Fe²⁺+O₂+2H₂O+8OH^-=4Fe（OH）₃↓．
④為了確保鐵紅的質(zhì)量和純度，氧化過程需要調(diào)節(jié)溶液的pH的范圍是3.2～3.8，

沉淀物	Fe（OH）3	Al（OH）3	Fe（OH）2	Mg（OH）2
開始沉淀pH	2.7	3.8	7.6	9.4
完全沉淀pH	3.2	5.2	9.7	12.4

如果pH過大，可能引起的后果是Al³⁺、Mg²⁺形成沉淀，使制得的鐵紅不純．

Answer 1

分析 （1）NaClO和NaOH的混合溶液將Fe（OH）₃氧化得到高鐵酸鈉，NaClO和NaOH的混合溶液將Fe（OH）₃氧化得到高鐵酸鈉，NaClO本身應(yīng)該被還原為NaCl，結(jié)合質(zhì)量守恒和原子守恒書寫化學(xué)方程式，高鐵酸鈉本身具有強氧化性，還原產(chǎn)物Fe³⁺可水解得到膠體；
（2）硫酸渣中含F(xiàn)e₂O₃、SiO₂、Al₂O₃、MgO等，稀硫酸溶解主要除去不與酸反應(yīng)的SiO₂，加入FeS₂將溶液中的Fe³⁺還原為Fe²⁺，再加氫氧化鈉和空氣，調(diào)節(jié)溶液的pH的范圍是3.2～3.8主要是使三價鐵沉淀，而二價鎂，三價鋁都不沉淀，最后洗滌、烘干、研磨使氫氧化鐵分解生成氧化鐵，從而得到鐵紅；
①氧化鐵、MgO屬于堿性氧化物，Al₂O₃是兩性氧化物，都能與酸反應(yīng)生成鹽和水；Fe₂O₃、Al₂O₃、MgO都和硫酸反應(yīng)，二氧化硅不和酸反應(yīng)；
②FeS₂將溶液中的Fe³⁺還原為Fe²⁺，而本身被氧化為H₂SO₄，根據(jù)得失電子守恒和原子守恒書寫離子反應(yīng)式并配平；
③NaOH與Fe²⁺反應(yīng)生成的氫氧化亞鐵易被氧化；
④為了確保鐵紅的質(zhì)量和純度，調(diào)整溶液pH使Fe³⁺沉淀完全，而Al³⁺、Mg²⁺不沉淀，根據(jù)幾種離子沉淀的pH分析．

解答 解：（1）NaClO和NaOH的混合溶液將Fe（OH）₃氧化得到高鐵酸鈉，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Fe（OH）₃+3NaClO+4NaOH═2Na₂FeO₄+3NaCl+5H₂O，高鐵酸鈉本身具有強氧化性可殺菌消毒，在反應(yīng)中被還原成三價鐵離子水解生成氫氧化鐵膠體凈水，故答案為：2Fe（OH）₃+3NaClO+4NaOH═2Na₂FeO₄+3NaCl+5H₂O；本身具有強氧化性可殺菌消毒，在反應(yīng)中被還原成三價鐵離子水解生成氫氧化鐵膠體凈水；
（2）硫酸渣中含F(xiàn)e₂O₃、SiO₂、Al₂O₃、MgO等，稀硫酸溶解主要除去不與酸反應(yīng)的SiO₂，加入FeS₂將溶液中的Fe³⁺還原為Fe²⁺，再加氫氧化鈉和空氣，調(diào)節(jié)溶液的pH的范圍是3.2～3.8主要是使三價鐵沉淀，而二價鎂，三價鋁都不沉淀，最后洗滌、烘干、研磨使氫氧化鐵分解生成氧化鐵，從而得到鐵紅；
①硫酸與氧化鐵、Al₂O₃、MgO反應(yīng)生成硫酸鐵和水，方程式為：Fe₂O₃+3H₂SO₄═Fe₂（SO₄）₃+3H₂O，硫酸與Al₂O₃反應(yīng)生成硫酸鋁和水，方程式為：Al₂O₃+3H₂SO₄═Al₂（SO₄）₃+3H₂O，硫酸與MgO反應(yīng)生成硫酸鎂和水，方程式為：MgO+H₂SO₄═MgSO₄+H₂O，因二氧化硅不與硫酸反應(yīng)，故“濾渣A”主要成份的化學(xué)式為SiO₂．
故答案為：Fe₂O₃+3H₂SO₄═Fe₂（SO₄）₃+3H₂O、Al₂O₃+3H₂SO₄═Al₂（SO₄）₃+3H₂O、MgO+H₂SO₄═MgSO₄+H₂O；SiO₂；
②FeS₂中S元素的化合價從-1價升高到+6價，2個S原子轉(zhuǎn)移14個電子，F(xiàn)e³⁺轉(zhuǎn)移1個電子，則二者的計量數(shù)之比為1：14，根據(jù)S守恒可知SO₄^2-前面的化學(xué)計量數(shù)為2，根據(jù)氧守恒可知H₂0前面化學(xué)計量數(shù)為8，根據(jù)H守恒可知H+前化學(xué)計量數(shù)為16，則反應(yīng)的離子方程式為：FeS₂+14Fe³⁺+8H₂O═15Fe²⁺+2SO₄^2-+16H⁺，
故答案為：FeS₂+14Fe³⁺+8H₂O═15Fe²⁺+2SO₄^2-+16H⁺；
③Fe²⁺與OH^-反應(yīng)生成4Fe（OH）₂，F(xiàn)e（OH）₂不穩(wěn)定易被氧氣氧化為Fe（OH）₃，用化合價升價法配平方程式為4Fe²⁺+O₂+2H₂O+8OH^-=4Fe（OH）₃↓，
故答案為：4Fe²⁺+O₂+2H₂O+8OH^-=4Fe（OH）₃↓；
④溶液pH＞3.2時Fe³⁺沉淀完全，溶液pH=3.8時Al³⁺開始沉淀，故溶液的pH的范圍是3.2～3.8，根據(jù)幾種離子沉淀的pH，如果pH過大，Al³⁺、Mg²⁺形成沉淀，使制得的鐵紅不純；故答案為：3.2～3.8；Al³⁺、Mg²⁺形成沉淀，使制得的鐵紅不純．

點評 本題通過制備鐵紅，考查了物質(zhì)制備方案的設(shè)計及化學(xué)實驗基本操作方法的綜合應(yīng)用，題目難度中等，明確制備流程及化學(xué)實驗基本操作方法為解答關(guān)鍵，試題充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實驗?zāi)芰Γ?/p>