Question

铁单质及其化合物在生活生产中应用广泛。

（1）硫酸铁可作絮凝剂，常用于净水，其原理是（用离子方程式表示）______________________。

（2）已知25°C时，K_sp[Fe(OH)₃]=2.79×10^-39，该温度下反应Fe(OH)₃+3H⁺Fe³⁺+3H₂O的平衡常数K=______________

（3）电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法，保持污水的pH在5.0～6.0之间，通过电解生成Fe(OH)₃沉淀。Fe(OH)₃有吸附性，可吸附污物而沉积下来，具有净化水的作用。阴极产生的气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层，刮去（或撇掉）浮渣层，即起到了浮选净化的作用。某研究小组设计装置如图所示。

①装置B中通入空气的电极反应是_______________

②装置A中，阳极的电极反应式分别为Fe-2e^-=Fe²⁺、_______________

③实验时若污水中离子浓度较小，导电能力较差，产生气泡速率缓慢，无法使悬浮物形成浮渣．此时，应向污水中加入适量的___________

a．H₂SO₄     b．BaSO₄     c．Na₂SO₄     d．NaOH     e．CH₃CH₂OH

（4）工业催化剂K₃[Fe(C₂O₄)₃]·3H₂O是翠绿色晶体，在421~553℃时，分解为Fe₂O₃、K₂CO₃、CO、CO₂、H₂O。实验室由草酸亚铁晶体（FeC₂O₄·2H₂O）、草酸钾（K₂C₂O₄）、草酸（H₂C₂O₄）和双氧水（H₂O₂）混合制备。

①制备过程要防止草酸被H₂O₂氧化，请写出草酸被H₂O₂氧化的化学方程式__________________。

②配合物的稳定性可以用稳定常数K来衡量，如Cu²⁺ + 4NH₃ [Cu(NH₃)₄]²⁺，其稳定常数表达式为：。已知：[Fe(C₂O₄)₃]^3－的稳定常数K₁=10²⁰， Fe(SCN)₃的稳定常数K₂=2×10³，请设计检验K₃[Fe(C₂O₄)₃]·3H₂O中铁元素的方案_______________________。

Answer

Fe3++3H2OFe（OH）3(胶体)+3H+ 2.79×103 O2+2CO2+4e-=2CO32- 4OH--4e-=2H2O+O2 c H2C2O4+H2O2＝2CO2↑+2H2O 取适量晶体加热，取固体残留物溶解在H2SO4中，取上层清液于试管中，滴加KSCN溶液，若溶液呈血红色则有铁元素，反之则无。（未提及“加热”或“溶解在酸中”不得分）

【解析】试题分析：（1）铁离子水解出氢氧化铁胶体，所以常用于净水。

（2）根据平衡常数表达式与KSP、KW分析；（3）燃料电池中通入空气的电极是正极，通入甲烷的电极是负极。铁与正极相连作阳极，活泼金属电极做电解池的阳极时，电极本身失去电子，电极反应式为Fe-2e-＝Fe2+，石墨与正极相连，石墨做阳极，氢氧根离子在阳极失电子；要保持保持污水的pH在5.0～6.0之间，通过电解生成Fe（OH）3沉淀时，因此加入能使溶液导电能力增强的电解质必须是可溶于水的、显中性的盐；（4）草酸被H2O2氧化生成水和二氧化碳；根据温度常数，说明[Fe(C2O4)3]3－比Fe(SCN)3更稳定，所以不能直接滴加KSCN溶液，需要加热分解，然后酸溶，最后滴加KSCN溶液；

解析：（1）铁离子水解出氢氧化铁胶体，胶体具有吸附性，所以常用于净水，离子方程式为Fe3++3H2OFe（OH）3(胶体)+3H+ ；（2）Fe(OH)3+3H+Fe3++3H2O的平衡常数K= =2.79×103；（3）燃料电池中通入空气的电极是正极，①正极电极反应是O2+2CO2+4e-=2CO32-。铁与正极相连作阳极，电极反应式为Fe-2e-＝Fe2+；石墨电极的反应式4OH--4e-=2H2O+O2；要保持保持污水的pH在5.0～6.0之间，通过电解生成Fe（OH）3沉淀时，因此加入能使溶液导电能力增强的电解质必须是可溶于水的、显中性的盐，所以选C；（4）草酸被H2O2氧化生成水和二氧化碳，方程式为H2C2O4+H2O2＝2CO2↑+2H2O；根据温度常数，说明[Fe(C2O4)3]3－比Fe(SCN)3更稳定，检验K3[Fe(C2O4)3]·3H2O中铁元素，可以取适量晶体加热，取固体残留物溶解在H2SO4中，取上层清液于试管中，滴加KSCN溶液，若溶液呈血红色则有铁元素，反之则无。

点睛：燃料电池中，正极反应一定是氧气得到的电子的过程，该电池的电解质是熔融碳酸盐，所以电极反应为O2+2CO2+4e-=2CO32-。