Question

10．鐵在自然界分布廣泛，在工業、農業和國防科技中有重要應用．
（1）工業上用鐵礦石（赤鐵礦）冶煉生鐵的主要反應的化學方程式為3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
（2）鋼鐵“發藍”是在鋼鐵表面形成一層致密的Fe₃O₄薄膜的技術．其中一種辦法是將鋼鐵制品浸到NaNO₂和濃NaOH的混合溶液中加熱到130℃．其過程可以用如下化學方程式表示：
①3Fe+NaNO₂+5NaOH═3Na₂FeO₂+H₂O+NH₃↑
②6Na₂FeO₂+NaNO₂+5H₂O═3Na₂Fe₂O₄+NH₃↑+7NaOH
③Na₂FeO₂+Na₂Fe₂O₄+2H₂O═Fe₃O₄+4NaOH
則反應②中的氧化劑是NaNO₂（填化學式），整個過程中，每有84gFe參加反應，則轉移4mol電子．
（3）某研究性學習小組在網上收集到如下信息：Fe（NO₃）₃溶液可以蝕刻銀，制作美麗的銀飾．你認為Fe（NO₃）₃溶液蝕刻銀的原因可能是Fe（NO₃）₃溶液顯酸性，在此酸性條件下硝酸根離子能氧化Ag．
（4）燒杯中盛有100mL FeCl₃、FeCl₂、CuCl₂的混合液，其中各物質的物質的量濃度均為1mol/L，向該混合液中加入一定量的鐵粉，若反應完畢時，燒杯中無固體物質剩余，則此時溶液中一定含有的金屬離子是Fe²⁺、Cu²⁺，設它們的物質的量之和為a mol，則a的取值范圍是0.2＜a≤0.35．

Answer 1

分析 （1）CO還原氧化鐵生成Fe、二氧化碳；
（2）反應②6Na₂FeO₂+NaNO₂+5H₂O═3Na₂Fe₂O₄+NH₃↑+7NaOH中，Fe元素化合價由+2價變為+3價、N元素化合價由+3價變為-3價，得電子的物質是氧化劑，失電子的物質是還原劑，還原劑被氧化；整個過程中，鐵由0價變+$\frac{8}{3}$價，所以1mol的鐵轉移$\frac{8}{3}$mol的電子；
（3）Fe（NO₃）₃溶液蝕刻銀，發生氧化還原反應；
（4）加入一定量的鐵粉，若反應完畢時，燒杯中無固體物質剩余，可能只與鐵離子反應，可能恰好與鐵離子完全反應，以此計算．

解答 解：（1）工業上用鐵礦石（赤鐵礦）冶煉生鐵的主要反應的化學方程式為3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂，故答案為：3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
（2）反應②6Na₂FeO₂+NaNO₂+5H₂O═3Na₂Fe₂O₄+NH₃↑+7NaOH中，Fe元素化合價由+2價變為+3價、N元素化合價由+3價變為-3價，得電子的物質是氧化劑，失電子的物質是還原劑，還原劑被氧化，可知NaNO₂為氧化劑；整個過程中，鐵由0價變+$\frac{8}{3}$價，所以1mol的鐵轉移$\frac{8}{3}$mol的電子，則每有84gFe參加反應，則轉移電子為$\frac{84g}{56g/mol}$×$\frac{8}{3}$=4mol，故答案為：NaNO₂；4；
（3）Fe（NO₃）₃溶液蝕刻銀的原因可能是Fe（NO₃）₃溶液顯酸性，在此酸性條件下硝酸根離子能氧化Ag，故答案為：Fe（NO₃）₃溶液顯酸性，在此酸性條件下硝酸根離子能氧化Ag；
（4）加入一定量的鐵粉，若反應完畢時，燒杯中無固體物質剩余，可能只與鐵離子反應，可能恰好與鐵離子完全反應，只發生2FeCl₃+Fe=3FeCl₂，溶液中陽離子一定含Fe²⁺、Cu²⁺，100mL FeCl₃、FeCl₂、CuCl₂的混合液，其中各物質的物質的量濃度均為1mol/L，物質的量均為0.1mol，未反應前Fe²⁺、Cu²⁺之和為0.2mol，發生2FeCl₃+Fe=3FeCl₂后Fe²⁺、Cu²⁺之后為0.35mol，則0.2＜a≤0.35，
故答案為：Fe²⁺、Cu²⁺；0.2＜a≤0.35．

點評 本題考查氧化還原反應及計算，為高頻考點，把握反應中化合價變化、發生的反應為解答的關鍵，側重分析與計算能力的考查，綜合性較強，題目難度不大．