Question

铁单质及其化合物在生活、生产中有广泛应用。请回答下列问题:

(1)黄铁矿(FeS₂)是生产硫酸和冶炼钢铁的重要原料,其中发生的一个反应为3FeS₂+8O₂6SO₂+Fe₃O₄,若有3molFeS₂参加反应,则转移__________mol电子。

(2)氯化铁溶液常用作印刷电路铜板的腐蚀剂,反应的离子方程式为__________。从腐蚀废液中回收金属铜需要的试剂是__________。

(3)与明矾相似,硫酸铁也可用于净水,其作用原理是____________(用离子方程式表示);在使用时发现硫酸铁并不能使酸性废水中悬浮物沉降除去,其原因是__________。

(4)钢铁的电化学腐蚀简单示意图如图所示,发生吸氧腐蚀时,负极名称为________；正极的电极反应式为________;

(5)铁红是一种红色颜料,其主要成分是Fe₂O₃。将一定量的铁红溶于160mL5mol·L^-1盐酸中,再加入一定量铁粉恰好溶解,收集到2.24L氢气(标准状况),经检测,溶液中无Fe³⁺,则参加反应的铁粉的质量为__________。

Answer

32 2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+ 铁粉、稀盐酸(其他合理答案均可) Fe3++3H2OFe(OH)3(胶体)+3H+ 在酸性条件下抑制了铁离子的水解,无法生成氢氧化铁胶体,不能使悬浮物沉降除去 铁 O2+2H2O+4e-4OH- 11.2g

【解析】

(1)反应3FeS2+8O2=Fe3O4+6SO2，前后各元素化合价的变化情况如下：Fe：+2→+，化合价升高；S：-1→+4，化合价升高；O：0→-2，化合价降低，3molFeS2参加反应，转移电子的物质的量为32mol；

(2)三价铁离子与铜发生氧化还原反应生成二价铁离子和铜离子，2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，腐蚀废液含有铜离子、二价铁离子，加热过量铁粉将三价铁离子转化为二价铁离子，铜离子转化为铜，然后加入过量盐酸溶解过量的铁粉；

(3)三价铁离子水解生成氢氧化铁和氢离子，离子方程式：Fe3++3H2OFe(OH)3(胶体)+3H+；酸性废水中含有大量氢离子，酸性条件下抑制了三价铁离子的水解，无法生成氢氧化铁胶体，不能使悬浮物沉淀除去；

(4)钢铁的吸氧腐蚀，负极铁失去电子发生氧化反应，负极名称是铁，正极氧气得到电子发生还原反应结合水生成氢氧根离子，电极反应式为：O2+4e-+2H2O═4OH-；

(5)氢气的物质的量为=0.1mol，

根据氯原子守恒，所以氯化铁的物质的量为×(0.16L×5mol/L-0.2mol)=0.2mol，

所以参加反应的铁粉的质量为(0.1mol+0.1mol)×56g/mol=11.2g。