Question

15．鋁、鐵及其化合物在工業生產中有著重要的應用．
（1）0.1mol•L^-1的硫酸亞鐵銨[（NH₄）₂Fe（SO₄）₂]溶液中離子濃度由大到小的順序為c（SO₄^2-）＞c（NH₄⁺）＞c（Fe²⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）．
（2）某新型離子交換劑的組成為Mg_aAl_b（OH）_cCl_d•xH₂O，其中a，b，c，d的定量關系式為2a+2b=c+2d-b．
（3）將Fe₃O₄投入滴有淀粉度液的HI溶液中，溶液變藍色，反應的離子方程式為Fe₃O₄+8H⁺+2I^-=3Fe²⁺+I₂+4H₂O．
（4）在NaOH濃溶液中用電化學方法來制備Na₂FeO₄的原理如圖1所示，則陽極的電極反應式為Fe-6e^-+OH^-=FeO₄^2-+4H₂O，陰極上觀察到的現象是有無色氣體生成．
（5）圖2是綠礬（FeSO₄•7H₂O）受熱分解所得固體產物的質量隨溫度變化的曲線，A處所得物質的化學式為FeSO₄，A到B過程中發生反應的化學方程式為2FeSO₄$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₂O₃+SO₂↑+SO₃↑．

Answer 1

分析 （1）硫酸亞鐵銨[（NH₄）₂Fe（SO₄）₂]溶液中，銨根離子水解顯酸性，亞鐵離子水解液顯酸性，所以相互抑制，氮銨根離子濃度大于亞鐵離子；
（2）化合物中正負化合價的代數和為0；
（3）將Fe₃O₄投入滴有淀粉度液的HI溶液中，溶液變藍色，四氧化三鐵溶于酸生成亞鐵鹽和鐵鹽，鐵離子具有氧化性能氧化碘離子生成碘單質，遇到淀粉變藍；
（4）裝置圖可知Fe做陽極，鐵失電子在堿溶液中生成高鐵酸根離子，Ni做陰極，溶液中氫離子得到電子發生還原反應；
（5）5.56g綠礬相物質的量=$\frac{5.56g}{278g/mol}$=0.02mol，含有0.14mol結晶水質量=0.14mol×18g/mol=2.52g，當溫度為t₁時，晶體共失重5.56-3.04=2.52g，正好全部是結晶水的質量，由此可知溫度為t₁時綠礬完全失水得到FeSO₄，B點固體的質量1.60g，加熱過程中鐵元素不會損失，化合物B中氧元素的質量為：1.60-0.02×56=0.48g，相當于0.03mol，因此可得固體B的化學式為Fe₂O₃，硫酸亞鐵分解生成氧化鐵、二氧化硫、三氧化硫；

解答 解：（1）硫酸亞鐵銨[（NH₄）₂Fe（SO₄）₂]溶液中，銨根離子水解顯酸性，亞鐵離子水解液顯酸性，所以相互抑制，氮銨根離子濃度大于亞鐵離子，溶液中離子濃度大小為：c（SO₄^2-）＞c（NH₄⁺）＞c（Fe²⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）；
故答案為：c（SO₄^2-）＞c（NH₄⁺）＞c（Fe²⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）；
（2）Mg_aAl_b（OH）_c（CO₃）_d•xH₂O中，正負化合價的代數和為0，則（+2）×a+（+3）×b+（-1）×c+（-2）×d=0，解得2a+3b=c+2d，2a+2b=c+2d-b；
故答案為：c+2d-b；
（3）四氧化三鐵溶于酸生成亞鐵鹽和鐵鹽，鐵離子具有氧化性能氧化碘離子生成碘單質，遇到淀粉變藍，反應的離子方程式為：Fe₃O₄+8H⁺+2I^-=3Fe²⁺+I₂+4H₂O；
故答案為：Fe₃O₄+8H⁺+2I^-=3Fe²⁺+I₂+4H₂O；
（4）裝置圖可知Fe做陽極，鐵失電子在堿溶液中生成高鐵酸根離子，電極反應為：Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O，Ni做陰極，溶液中氫離子得到電子發生還原反應，電極反應為：2H₂O+2e^-=H₂+2OH^-，有無色氣體生成；
故答案為：Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O，有無色氣體生成；
（5）5.56g綠礬相物質的量=$\frac{5.56g}{278g/mol}$=0.02mol，含有0.14mol結晶水質量=0.14mol×18g/mol=2.52g，當溫度為t₁時，晶體共失重5.56-3.04=2.52g，正好全部是結晶水的質量，由此可知溫度為t₁時綠礬完全失水得到FeSO₄，B點固體的質量1.60g，加熱過程中鐵元素不會損失，化合物B中氧元素的質量為：1.60-0.02×56=0.48g，相當于0.03mol，因此可得固體B的化學式為Fe₂O₃，所以A到B發生化學反應的方程式應為：2FeSO₄$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₂O₃+SO₂↑+SO₃↑；
故答案為：FeSO₄，2FeSO₄$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₂O₃+SO₂↑+SO₃↑；

點評 本題考查了電解質溶液中離子濃度大小，氧化還原反應離子方程式書寫，電解池原理的應用，圖象分析計算方法的理解應用，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．