Question

【題目】鐵是一種過渡元素，金屬鐵是最常用的金屬。請回答下列各題：

（1）生鐵中含有一種鐵碳化合物(Fe3C)，在足量的空氣中高溫煅燒，生成有磁性的固體和能使澄清石灰水變渾濁的氣體，該反應的化學方程式為 。上述反應生成的磁性固體能溶于過量鹽酸，該反應的離子方程式為 。

（2）在Fe2+或Fe3+的催化作用下，可實現2SO2+O2+2H2O=2H2SO4的轉化。已知含SO2的廢氣通入含Fe2+的溶液時，其中一個反應的離子方程式為2Fe3+ + SO2 + 2H2O = 2Fe2+ + SO42- + 4H+，則另一反應的離子方程式為 。

（3）硫酸廠用煅燒黃鐵礦(FeS2)來制取硫酸，實驗室利用硫酸廠燒渣(主要成分是Fe2O3及少量FeS、SiO2)制綠礬。利用燒渣制綠礬的過程如下：

①燒渣溶于稀H2SO4過程中，先是固體大部分被溶解，接著有單質硫生成，寫出該反應的離子方程式(只寫生成S的離子方程式，其他反應無需寫出) 。

②向溶液X中加入足量鐵屑的目的是 。

③取1.6g所得晶體樣品配成溶液，滴入 mL 0.1000 mol/L 的酸性高錳酸鉀液剛好完全反應，經計算可得樣品中含47.5%的硫酸亞鐵。

（4）已知Fe(OH)3的溶度積常數Ksp＝1.1×10-36。室溫時在FeCl3溶液中滴加NaOH溶液，當溶液pH=3時，通過計算說明Fe3+是否沉淀完全 。

(提示：當某離子濃度小于1.0×10-5 molL-1時可以認為該離子沉淀完全了)

Answer 1

【答案】（1）Fe3C + 3O2Fe3O4 + CO2；Fe3O4 + 8H+ = Fe2+ + 2Fe3+ + 4H2O；

（2）4Fe2+ + O2+ 4H+ = 4Fe3+ + 2H2O（3）①2Fe3+ + H2S = 2Fe2+ + S↓ + 2H+

②使Fe3+完全轉化為Fe2+，以制備純凈的綠礬晶體③10.70

（4）計算得c(Fe3＋)＝1.1×10-3molL-1＞1×10-5 molL-1，故Fe3+沒有沉淀完全

【解析】

試題分析：（1）Fe3C在足量的空氣中高溫煅燒生成四氧化三鐵和二氧化碳，反應為Fe3C+3O2Fe3O4+CO2；磁性固體能溶于過量稀硝酸發生氧化還原反應生成硝酸鐵、NO和水，離子反應為3Fe3O4+28H++NO3-=9Fe3++NO↑+14H2O，故答案為：Fe3C+3O2Fe3O4+CO2；3Fe3O4+28H++NO3-=9Fe3++NO↑+14H2O；

（2）由總反應(2SO2+O2+2H2O=2H2SO4)減去4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O可得到離子反應為2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+，故答案為：2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+；

（3）①Fe2O3可以和稀硫酸之間反應生成硫酸鐵，FeS可以和稀硫酸之間反應生成硫化氫，鐵離子具有氧化性，硫化氫具有還原性，二者之間會發生化學反應：2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+，會產生硫單質，故答案為：2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+；

②向溶液硫酸鐵中加入足量鐵屑，金屬鐵可以和鐵離子之間反應生成亞鐵離子，以制備純凈的綠礬晶體，故答案為：使Fe3+完全轉化為Fe2+，以制備純凈的綠礬晶體；

③設酸性高錳酸鉀溶液的體積為x，高錳酸根將亞鐵離子氧化為鐵離子的方程式為5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O，根據方程式有：=，解得x=0.0107L=10.70mL，故答案為：10.70；

（4）溶液pH為3時，溶液中c(H+)=10-3，則c(OH-)=10-11 ，Ksp=1.1×10-36=[c(OH-)]3×c(Fe3+)，c(Fe3+)=1.1×10-36/10-33=1.1×10-3(mol/L)＞10-5 molL-1，故答案為：c(Fe3+)=1.1×10-3(mol/L)＞10-5 molL-1故Fe3+沒有沉淀完全。