Question

18．2015年2月16日李克強(qiáng)總理到東北調(diào)研經(jīng)濟(jì)情況，重點(diǎn)走訪了鋼鐵廠，鼓勵鋼鐵廠提高鋼鐵質(zhì)量和產(chǎn)量，鐵及其化合物在日常生活中應(yīng)用廣泛．
（1）利用Fe²⁺、Fe³⁺的催化作用，常溫下可將SO₂轉(zhuǎn)化為SO₄^2-，從而實(shí)現(xiàn)對SO₂的治理．已知含SO₂的廢氣通入含F(xiàn)e²⁺、Fe³⁺的溶液時，其中一個反應(yīng)的離子方程式為4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O，則另一反應(yīng)的離子方程式為2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺；
（2）氧化鐵是重要工業(yè)顏料，下面是制備氧化鐵的一種方法，其流程如圖：

①操作Ⅰ的名稱是過濾；操作Ⅱ?yàn)橄礈欤�洗滌操作的具體方法為沿玻璃棒往漏斗中加入適量蒸餾水至浸沒沉淀，讓蒸餾水自然流下，重復(fù)2-3次；
②濾液A中加入稍過量的NH₄HCO₃溶液生成沉淀同時有一種氣體產(chǎn)生，寫出其化學(xué)方程式：FeSO₄+2NH₄ HCO₃=FeCO₃↓+（NH₄）₂SO₄+CO₂↑+H₂O；
（3）如果煅燒不充分，產(chǎn)品中將有FeO存在，稱取3.0g氧化鐵產(chǎn)品，溶解，在250mL容量瓶中定容；量取25.00mL待測溶液于錐形瓶中，用酸化的0.01000mol/L KMnO₄溶液滴定至終點(diǎn)，重復(fù)滴定2-3次，消耗KMnO₄溶液體積的平均值為20.00mL，
①該實(shí)驗(yàn)中的KMnO₄溶液需要酸化，用于酸化的酸是c（填字母序號）．
a．稀硝酸    b．稀鹽酸    c．稀硫酸    d．濃硝酸
②計(jì)算上述產(chǎn)品中Fe₂O₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為76%．

Answer 1

分析 （1）SO₂轉(zhuǎn)化為SO₄^2-該過程為氧氣氧化二價鐵離子到三價鐵離子，然后用三價鐵離子氧化二氧化硫到硫酸根離子；
（2）用碳酸鈉溶液除去Fe表面的油污，加稀硫酸除去碳酸鈉，且溶解Fe，過除去不溶物濾，濾液A中含F(xiàn)e²⁺，與碳酸氫銨反應(yīng)生成碳酸亞鐵沉淀，再過濾分離，碳酸亞鐵經(jīng)過洗滌、干燥、煅燒得到氧化鐵；
（3）①亞鐵離子具有還原性，不能用氧化性酸酸化，酸性高錳酸鉀溶液具有強(qiáng)氧化性，不能用鹽酸酸化；
②由Fe元素守恒、電子轉(zhuǎn)移守恒可得關(guān)系式：5FeO～5Fe²⁺～KMnO₄，結(jié)合關(guān)系式計(jì)算樣品中FeO的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）常溫下將SO₂轉(zhuǎn)化為SO₄^2-而實(shí)現(xiàn)SO₂的處理．含SO₂的廢氣通入含F(xiàn)e²⁺、Fe³⁺的溶液時其中一個反應(yīng)的離子方程式為：4Fe²⁺+O₂+4H⁺═4Fe³⁺+2H₂O，則另一反應(yīng)的離子方程式為三價鐵離子氧化二氧化硫到硫酸根離子，反應(yīng)的離子方程式為：2Fe³⁺+SO₂+2H₂0=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺，
故答案為：2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺；
（2）用碳酸鈉溶液除去Fe表面的油污，加稀硫酸除去碳酸鈉，且溶解Fe，過除去不溶物濾，濾液A中含F(xiàn)e²⁺，與碳酸氫銨反應(yīng)生成碳酸亞鐵沉淀，再過濾分離，碳酸亞鐵經(jīng)過洗滌、干燥、煅燒得到氧化鐵．
①操作Ⅰ是分離互不相溶的固體與液態(tài)，應(yīng)是過濾，操作Ⅱ?yàn)橄礈�，洗滌操作的具體方法為：沿玻璃棒往漏斗中加入適量蒸餾水至浸沒沉淀，讓蒸餾水自然流下，重復(fù)2-3次，
故答案為：過濾；沿玻璃棒往漏斗中加入適量蒸餾水至浸沒沉淀，讓蒸餾水自然流下，重復(fù)2-3次；
②濾液A中含有FeSO₄等，加入稍過量的NH₄HCO₃溶液生成碳酸亞鐵沉淀，同時有一種氣體產(chǎn)生，該氣體為二氧化碳，反應(yīng)化學(xué)方程式：FeSO₄+2NH₄ HCO₃=FeCO₃↓+（NH₄）₂SO₄+CO₂↑+H₂O，
故答案為：FeSO₄+2NH₄ HCO₃=FeCO₃↓+（NH₄）₂SO₄+CO₂↑+H₂O；
（3）①亞鐵離子具有還原性，硝酸具有強(qiáng)氧化性，不能用硝酸酸化，酸性高錳酸鉀溶液具有強(qiáng)氧化性，不能用鹽酸酸化，
故選：c；
②由Fe元素守恒、電子轉(zhuǎn)移守恒可得關(guān)系式：5FeO～5Fe²⁺～KMnO₄，
設(shè)樣品中FeO的質(zhì)量為m，則：
5FeO～5Fe²⁺～KMnO₄
360g              1mol
m×$\frac{25mL}{250mL}$      0.02L×0.01mol/L
所以 360g：m×$\frac{25mL}{250mL}$=1mol：0.02L×0.01mol/L
解得m=0.72g
則樣品中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{3g-0.72g}{3g}$×100%=76%，
故答案為：76%．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)、定量測定實(shí)驗(yàn)、氧化還原反應(yīng)、混合物分離提純、實(shí)驗(yàn)基本操作等，需要學(xué)生熟練掌握元素化合物知識，明確工藝流程原理，為高考常考題型，是對學(xué)生綜合能力的考查，題目難度中等．