Question

（18分）铁是广泛应用的金属。

（1）铁元素在周期表中的位置是                    ，工业上通常采用高炉炼铁的方法制得单质铁，请写出用赤铁矿与CO反应炼铁的化学方程式               。

（2）请补充完成实验室制备Fe(OH)₃胶体的操作步骤：

①取25ml蒸馏水加热至沸腾

②                              

③继续煮沸至               

④停止加热。

（3）几种离子生成氢氧化物沉淀的pH如下表(已知Fe(OH)₂呈絮状,不易从溶液中除去)

注:开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0 mol·L^－1计算现有某溶液含有Fe²⁺、Fe³⁺、Zn^2＋、SO₄^2-，要使溶液中的Fe²⁺和Fe³⁺完全沉淀，需往溶液中先加入H₂O₂，作用是           ，然后再加入NH₄HCO₃调节pH至            ，NH₄HCO₃中起调节pH作用的离子是             (填离子符号)

①设计实验探究铁钉和钢钉在碱性溶液中遇到高锰酸钾时是否能发生电化学腐蚀。实验如下

①完成下列表格

②实验2比实验1能够较快看到以上现象的原因是                              。

Answer

（1）第四周期 第VIII族 （2分） 3CO + Fe2O32Fe +3 CO2（2分）

（2）②向沸水中逐滴加入5－6滴FeCl3饱和溶液 （2分）

③液体呈透明的红褐色 （1分）

（3）将Fe2+氧化为Fe3+，（2分）至3.2－5.8之间 （1分） HCO3-（2分）

（4）①

（每道方程式1分，共4分）

②铁钉中的碳和铁构成了原电池的正负极，加快反应速率，能发生电化学腐蚀 （2分）

【解析】

试题分析：铁元素是第四周期，第VIII族元素，工业上通常采用高炉炼铁的方法制得单质铁：3CO + Fe2O32Fe +3 CO2；（2）实验室制备Fe(OH)3胶体的操作步骤为：①取25ml蒸馏水加热至沸腾；②向沸水中逐滴加入5－6滴FeCl3饱和溶液；③继续煮沸至液体呈透明的红褐色，即得到Fe(OH)3胶体；④停止加热。（3）含有Fe2+、Fe3+、Zn2＋、SO42-的溶液中，要使溶液中的Fe2+和Fe3+完全沉淀，先往溶液中加入H2O2将Fe2+氧化为Fe3+，然后再加入NH4HCO3调节pH至3.2 以上使Fe3+完全沉淀，但pH<5.9，防止Zn2＋转化为沉淀；加入NH4HCO3是使溶液中的H+离子浓度降低，故起调节pH作用的离子是HCO3- ；（4） ①钢铁中含有Fe、C，C、Fe和电解质溶液构成原电池，Fe易失电子作负极，电极反应式为Fe-2e-=Fe2+，C为正极，正极上MnO4-得电子发生还原反应，电极反应式为MnO4-＋e- = MnO42-，短时间溶液由紫红色(MnO4-)变为深绿色(MnO42-)，随后Fe 2++2OH- =Fe(OH)2 ↓；Fe(OH)2+2OH- + MnO4-=Fe(OH)3 +MnO42- ； Fe(OH)3 = Fe2O3 ·nH2O等反应进行，因此可知：

②实验2比实验1能够较快看到以上现象的原因是：铁钉中的碳和铁构成了原电池的正负极，加快反应速率，能发生电化学腐蚀。

考点：考查铁及其化合物的性质，胶体，电化学腐蚀的探究实验设计。