Question

7．鐵是應(yīng)用最廣泛的金屬，鐵的氧化物、鹵化物以及含氧酸鹽均為重要的化合物．
（1）FeSO₄可轉(zhuǎn)化為FeCO₃，F(xiàn)eCO₃在空氣中加熱反應(yīng)可制得鐵系氧化物材料．已知25℃，101kPa時(shí)：
4Fe（s）+3O₂（g）=2Fe₂O₃（s）△H=-1648kJ•mol^-1
C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393kJ•mol^-1
2Fe（s）+2C（s）+3O₂（g）=2FeCO₃（s）△H=-1480kJ•mol^-1
FeCO₃在空氣中加熱反應(yīng)生成Fe₂O₃的熱化學(xué)方程式為4FeCO₃（s）+O₂（g）=2Fe₂O₃（s）+4CO₂（g）△H=-260kJ•mol^-1．
（2）FeSO₄在一定條件下可制得FeS₂（二硫化亞鐵）納米材料．該材料可用于制造高容量鋰電池，該電池放電時(shí)的總反應(yīng)為4Li+FeS₂=Fe+2Li₂S，正極反應(yīng)式為FeS₂+4e^-=Fe+2S^2-．
（3）FeCl₃具有凈水作用，其凈水的原理是Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，F(xiàn)e³⁺水解，生成的Fe（OH）₃膠體粒子能吸附水中的懸浮雜質(zhì)（寫出離子方程式及必要的文字說明）．但FeCl₃溶液腐蝕鋼鐵設(shè)備，除H⁺作用外，另一主要原因是2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺（用離子方程式表示）．
（4）為節(jié)約成本，工業(yè)上用NaClO₃氧化酸性FeCl₂廢液得到FeCl₃．
①若酸性FeCl₂廢液中c（Fe²⁺）=2.0×10^-2mol•L^-1，c（Fe³⁺）=1.0×10^-3mol•L^-1，c（Cl^-）=5.3×10^-2mol•L^-1，則該溶液的pH約為2．
②完成并配平離子方程式：
1ClO₃^-+6Fe²⁺+6H⁺=1Cl^-+6Fe³⁺+3H₂O．

Answer 1

分析 （1）發(fā)生反應(yīng)：4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂，根據(jù)蓋斯定律，由已知熱化學(xué)方程式乘以適當(dāng)?shù)南禂?shù)進(jìn)行加減，構(gòu)造目標(biāo)熱化學(xué)方程式；
（2）電池放電時(shí)的總反應(yīng)為：4Li+FeS₂═Fe+2Li₂S，正極發(fā)生還原反應(yīng)，F(xiàn)eS₂獲得電子生成Fe、S^2-；
（3）FeCl₃能水解生成膠體，膠體能吸附水中的懸浮物；FeCl₃與Cu反應(yīng)生成氯化亞鐵和氯化銅；
（4）①根據(jù)電荷守恒：c（Cl^-）=2c（Fe²⁺）+3c（Fe³⁺）+c（H⁺）（酸性溶液中OH^-濃度很小，在這里可以忽略不計(jì)），據(jù)此溶液中氫離子的濃度，再根據(jù)pH=-lgc（H⁺）計(jì)算；
②氯酸鈉氧化酸性的氯化亞鐵，則反應(yīng)物中有氫離子參加，則生成物中有水生成，Cl元素的化合價(jià)從+5價(jià)降低到-1價(jià)，得到6個(gè)電子，而Fe元素的化合價(jià)從+2價(jià)升高到+3價(jià)，失去1個(gè)電子，根據(jù)得失電子守恒，則氯酸根離子的系數(shù)為1，F(xiàn)e²⁺的系數(shù)為6，則鐵離子的系數(shù)也是6，氯離子的系數(shù)是1，根據(jù)電荷守恒，則氫離子的系數(shù)是6，水的系數(shù)是3；

解答 解：（1）發(fā)生反應(yīng)：4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂，
已知：①4Fe（s）+3O₂（g）═2Fe₂O₃（s）△H=-1648kJ/mol
②C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393kJ/mol
③2Fe（s）+2C（s）+3O₂（g）═2FeCO₃（s）△H=-1480kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律，①-③×2+②×④可得4FeCO₃（s）+O₂（g）=2Fe₂O₃（s）+4CO₂（g），故△H=-1648kJ/mol-2×（-1480kJ/mol）+4×（-393kJ/mol）=-260kJ/mol，
故反應(yīng)熱化學(xué)方程式為：4FeCO₃（s）+O₂（g）=2Fe₂O₃（s）+4CO₂（g）△H=-260kJ/mol，
故答案為：4FeCO₃（s）+O₂（g）=2Fe₂O₃（s）+4CO₂（g）△H=-260kJ/mol；
（2）電池放電時(shí)的總反應(yīng)為：4Li+FeS₂═Fe+2Li₂S，正極發(fā)生還原反應(yīng)，F(xiàn)eS₂獲得電子生成Fe、S^2-，正極電極反應(yīng)式為：FeS₂+4e^-=Fe+2S^2-，
故答案為：FeS₂+4e^-=Fe+2S^2-；
（3）FeCl₃在水中水解產(chǎn)生氫氧化鐵膠體，F(xiàn)e³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，膠體能吸附水中的懸浮物，所以FeCl₃ 能凈水；FeCl₃與Cu反應(yīng)生成氯化亞鐵和氯化銅，其反應(yīng)的離子方程式為：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺；
故答案為：Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，F(xiàn)e³⁺水解，生成的Fe（OH）₃膠體粒子能吸附水中的懸浮雜質(zhì)；2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺；
（4）①根據(jù)電荷守恒：c（Cl^-）=2c（Fe²⁺）+3c（Fe³⁺）+c（H⁺）（酸性溶液中OH^-濃度很小，在這里可以忽略不計(jì)），則c（H⁺）=c（Cl^-）-2c（Fe²⁺）-3c（Fe³⁺）=1.0×10^-2mol•L^-1，則溶液pH=-lg1.0×10^-2=2，
故答案為：2；
②氯酸鈉氧化酸性的氯化亞鐵，則反應(yīng)物中有氫離子參加，則生成物中有水生成，Cl元素的化合價(jià)從+5價(jià)降低到-1價(jià)，得到6個(gè)電子，而Fe元素的化合價(jià)從+2價(jià)升高到+3價(jià)，失去1個(gè)電子，根據(jù)得失電子守恒，則氯酸根離子的系數(shù)為1，F(xiàn)e²⁺的系數(shù)為6，則鐵離子的系數(shù)也是6，氯離子的系數(shù)是1，根據(jù)電荷守恒，則氫離子的系數(shù)是6，水的系數(shù)是3，配平后離子方程式為：ClO₃^-+6Fe²⁺+6H⁺=Cl^-+6Fe³⁺+3H₂O，
故答案為：1；6；6H⁺；1；6；3H₂O；

點(diǎn)評(píng) 本題考查熱化學(xué)方程式書寫、氧化還原反應(yīng)方程式的配平、原電池原理、鹽類水解影響因素等，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)與靈活運(yùn)用難度，難度中等．