Question

鐵及其化合物在生產和生活中有廣泛的應用．
（1）鐵元素在元素周期表中的位置為

 

．
（2）等物質的量的鐵分別與足量的鹽酸、水蒸氣在一定條件下反應，產生相同條件下的氣體體積比為

 

，鐵在高溫條件下與水蒸氣反應的化學方程式為

 

．
（3）堿式硫酸鐵[Fe（OH）SO₄]是一種用于污水處理的新型高效絮凝劑，在醫(yī)藥上也可用于治療消化性潰瘍出血．工業(yè)上利用廢鐵屑（含少量氧化鋁、氧化鐵等）生產堿式硫酸鐵的工藝流程如圖：
已知：常溫下，部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH見下表：

沉淀物	Fe3+	Fe2+	Al3+
開始沉淀	2.3	7.5	3.4
完全沉淀	3.2	9.7	4.4

①加入少量NaHCO₃的目的是調節(jié)pH，應控制pH的范圍為

 

．
②堿式硫酸鐵溶于水后產生的[Fe（OH）²⁺]離子，可部分水解生成聚合離子[Fe₂（OH）₄²⁺]．該水解反應的離子方程式為

 

．
（4）高鐵酸鉀（K₂FeO₄）也是常用的水處理劑．它的制備方法有多種．
①熔融法又稱為過氧化鈉氧化法．先在高溫熔融的條件下制備高鐵酸鈉：Fe+3Na₂O₂=Na₂FeO₄+2Na₂O，再將高鐵酸鈉加入到氫氧化鉀溶液里，發(fā)生反應：2KOH+Na₂FeO₄=K₂FeO₄+2NaOH，請根據復分解反應原理分析該反應發(fā)生的原因：

 

．
②電解法制備高鐵酸鉀．鐵和石墨分別做兩個電極的電極材料，氫氧化鈉溶液做電解液實現(xiàn)電解制備．陰極的電極材料為

 

，寫出陽極的電極反應式為

 

．

Answer 1

考點：鐵的化學性質,金屬的回收與環(huán)境、資源保護,鐵的氧化物和氫氧化物

專題：元素及其化合物

分析：（1）鐵是26號元素，在元素周期表中的位置為第四周期Ⅷ族；
（2）令Fe的物質的量為1mol，根據方程式計算出生成氫氣的物質的量，再根據相同條件下體積之比等于物質的量之比確定兩反應中生成氫氣體積之比；方程式為：3Fe+4H₂O（g）  

高溫  .

  Fe₃O₄+4H₂；
（3）①要制備硫酸亞鐵，應與硫酸鋁分離，根據沉淀的pH選擇；②根據反應物和生成物判斷離子方程式；
（4）①K₂FeO₄溶解度小，析出晶體，促進反應進行；
②鐵發(fā)生氧化反應作陽極，所以陰極是石墨，鐵轉化為FeO₄^2-，書寫電極反應式．

解答： 解：（1）鐵是26號元素，在元素周期表中的位置為第四周期Ⅷ族，故答案為：第四周期Ⅷ族；
（2）令Fe的物質的量為1mol，則：
 Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑
1mol          1mol
3Fe+4H₂O（g）

高溫  .

Fe₃O₄+4H₂
1mol                

4

3

mol，
相同條件下體積之比等于物質的量之比，則兩反應中生成氫氣體積之比為1mol：

4

3

mol=3：4，故答案為：3：4；3Fe+4H₂O（g）  

高溫  .

  Fe₃O₄+4H₂；
（3）①制備硫酸亞鐵，應與硫酸鋁分離，應調節(jié)溶液pH生成Al（OH）₃，要避免生成應Fe（OH）₂沉淀，控制pH在4.4～7.5之間，
故答案為：4.4～7.5；
②[Fe（OH）]²⁺離子，可部分水解生成[Fe₂（OH）₄]²⁺聚合離子，根據電荷守恒和質量守恒可寫出反應的離子方程式為2[Fe（OH）]²⁺+2H₂O?[Fe₂（OH）₄]²⁺+2H⁺，
故答案為：2[Fe（OH）]²⁺+2H₂O?[Fe₂（OH）₄]²⁺+2H⁺；
（4）①復分解反應的條件是生成沉淀、氣體或者弱電解質，因為K₂FeO₄溶解度小，析出晶體，促進反應進行，故答案為：K₂FeO₄溶解度小，析出晶體，促進反應進行；②鐵發(fā)生氧化反應作陽極，所以陰極是石墨，鐵轉化為FeO₄^2-，所以電極反應式為：Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O，故答案為：石墨；Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O．

點評：本題考查制備原理的設計，題目難度中等，注意根據物質的性質和題給信息判斷可能發(fā)生的反應，方程式的書寫為解答該題的難點，也是易錯點，注意體會書寫方法．