Question

(16分)鐵及其化合物在生活、生產中有廣泛應用。請回答下列問題：

（1）黃鐵礦（FeS₂）是生產硫酸和冶煉鋼鐵的重要原料。其中一個反應為

3FeS₂＋8O₂==6SO₂＋Fe₃O₄，氧化產物為       ，若有3 mol FeS₂參加反應，

轉移        mol電子。

（2）氯化鐵溶液常用作印刷電路銅板腐蝕劑，反應的離子方程式為             。

（3）與明礬相似，硫酸鐵也可用作凈水劑，其原理為             （用離子方程表示） 

（4）①鋼鐵的電化腐蝕簡單示意圖如右，將該圖稍作修改 即可成為鋼鐵電化學防護的簡單示意圖，請在下圖虛線框內作出修改，并用箭頭標出電子流動方向。

②寫出修改前的鋼鐵吸氧腐蝕石墨電極的電極反應式         。

（5）鐵紅是一種紅色顏料，其成分是Fe₂O_.3將一定量的鐵紅溶于160ml5 mol·L^—1鹽酸中，在加入一定量鐵粉恰好溶解，收集到2.24L（標準狀況），經檢測，溶夜中無Fe³⁺，則參加反應的鐵粉的質量為     。

 

Answer 1

【答案】

（1）SO₂、Fe₃O₄     32  （2）2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺  （3）Fe³⁺+3H₂O Fe(OH)₃膠體+3H⁺

（4）①   ②O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-  （5）11.2g

【解析】（1）根據方程式可知，FeS₂中Fe和S的化合價分別從＋2價升高到＋8/3價和從－1價升高到＋4價，所以FeS₂是還原劑，SO₂和四氧化三鐵都是氧化產物；若有3 mol FeS₂參加反應，轉移電子的物質的量是（2＋6×5）＝32mol。

（2）鐵離子具有氧化性，能氧化單質銅，方程式2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺。

（3）硫酸鐵溶于水電離出的鐵離子能水解生成氫氧化鐵膠體，膠體具有吸附性，所以可作凈水劑，方程式為Fe³⁺+3H₂O Fe(OH)₃膠體+3H⁺。

（4）①該裝置是鐵的電化學腐蝕，所以要保護鐵，則可以通過外接電流的陰極保護法，即鐵和電源的負極，作陰極，碳和電源的正極相連，作陽極，如同所示。

②原電池中負極失去電子，正極得到電子，所以正極反應式是O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-。

（5）鹽酸是0.8mol，生成的氫氣是0.1mol，所以和氧化鐵中氧元素結合的氫原子是0.6mol，因此氧化鐵是0.1mol，生成0.2mol氯化鐵。0.2mol氯化鐵消耗鐵是0.1mol，生成氫氣消耗鐵是0.1mol，所以參加反應的鐵是0.2mol，質量是11.2g。