Question

2．2015年2月16日李克強總理到東北調研經濟情況，重點走訪了鋼鐵廠，鼓勵鋼鐵廠提高鋼鐵質量和產量，鐵及其化合物在日常生活中應用廣泛．
（1）利用Fe²⁺、Fe³⁺的催化作用，常溫下可將SO₂轉化為SO₄^2-，從而實現對SO₂的治理．已知含SO₂的廢氣通入含Fe²⁺、Fe³⁺的溶液時，其中一個反應的離子方程式為4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O，則另一反應的離子方程式為2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺；
（2）氧化鐵是重要工業顏料，下面是制備氧化鐵的一種方法，其流程如下：

①操作Ⅰ的名稱是過濾；操作Ⅱ為洗滌，洗滌操作的具體方法為沿玻璃棒往漏斗中加入適量蒸餾水至浸沒沉淀，讓蒸餾水自然流下，重復2-3次；
②濾液A中加入稍過量的NH₄HCO₃溶液生成沉淀同時有一種氣體產生，寫出其化學方程式：FeSO₄+2NH₄ HCO₃=FeCO₃↓+（NH₄）₂SO₄+CO₂↑+H₂O；
（3）如果煅燒不充分，產品中將有FeO存在，稱取3.0g氧化鐵產品，溶解，在250mL容量瓶中定容；量取25.00mL待測溶液于錐形瓶中，用酸化的0.01000mol/L KMnO₄溶液滴定至終點，重復滴定2-3次，消耗KMnO₄溶液體積的平均值為20.00mL，
①該實驗中的KMnO₄溶液需要酸化，用于酸化的酸是c（填字母序號）．
a．稀硝酸    b．稀鹽酸    c．稀硫酸    d．濃硝酸
②計算上述產品中Fe₂O₃的質量分數為76%．

Answer 1

分析 （1）SO₂轉化為SO₄^2-該過程為氧氣氧化二價鐵離子到三價鐵離子，然后用三價鐵離子氧化二氧化硫到硫酸根離子；
（2）用碳酸鈉溶液除去Fe表面的油污，加稀硫酸除去碳酸鈉，且溶解Fe，過除去不溶物濾，濾液A中含Fe²⁺，與碳酸氫銨反應生成碳酸亞鐵沉淀，再過濾分離，碳酸亞鐵經過洗滌、干燥、煅燒得到氧化鐵；
（3）①亞鐵離子具有還原性，不能用氧化性酸酸化，酸性高錳酸鉀溶液具有強氧化性，不能用鹽酸酸化；
②由Fe元素守恒、電子轉移守恒可得關系式：5FeO～5Fe²⁺～KMnO₄，結合關系式計算樣品中FeO的質量，進而計算氧化鐵的質量分數．

解答 解：（1）常溫下將SO₂轉化為SO₄^2-而實現SO₂的處理．含SO₂的廢氣通入含Fe²⁺、Fe³⁺的溶液時其中一個反應的離子方程式為：4Fe²⁺+O₂+4H⁺═4Fe³⁺+2H₂O，則另一反應的離子方程式為三價鐵離子氧化二氧化硫到硫酸根離子，反應的離子方程式為：2Fe³⁺+SO₂+2H₂0=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺，
故答案為：2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺；
（2）用碳酸鈉溶液除去Fe表面的油污，加稀硫酸除去碳酸鈉，且溶解Fe，過除去不溶物濾，濾液A中含Fe²⁺，與碳酸氫銨反應生成碳酸亞鐵沉淀，再過濾分離，碳酸亞鐵經過洗滌、干燥、煅燒得到氧化鐵．
①操作Ⅰ是分離互不相溶的固體與液態，應是過濾，操作Ⅱ為洗滌，洗滌操作的具體方法為：沿玻璃棒往漏斗中加入適量蒸餾水至浸沒沉淀，讓蒸餾水自然流下，重復2-3次，
故答案為：過濾；沿玻璃棒往漏斗中加入適量蒸餾水至浸沒沉淀，讓蒸餾水自然流下，重復2-3次；
②濾液A中含有FeSO₄等，加入稍過量的NH₄HCO₃溶液生成碳酸亞鐵沉淀，同時有一種氣體產生，該氣體為二氧化碳，反應化學方程式：FeSO₄+2NH₄ HCO₃=FeCO₃↓+（NH₄）₂SO₄+CO₂↑+H₂O，
故答案為：FeSO₄+2NH₄ HCO₃=FeCO₃↓+（NH₄）₂SO₄+CO₂↑+H₂O；
（3）①亞鐵離子具有還原性，硝酸具有強氧化性，不能用硝酸酸化，酸性高錳酸鉀溶液具有強氧化性，不能用鹽酸酸化，
故選：c；
②由Fe元素守恒、電子轉移守恒可得關系式：5FeO～5Fe²⁺～KMnO₄，
設樣品中FeO的質量為m，則：
5FeO～5Fe²⁺～KMnO₄
360g          1mol
m×$\frac{25mL}{250mL}$      0.02L×0.01mol/L
所以 360g：m×$\frac{25mL}{250mL}$=1mol：0.02L×0.01mol/L
解得m=0.72g
則樣品中氧化鐵的質量分數為$\frac{3g-0.72g}{3g}$×100%=76%，
故答案為：76%．

點評 本題考查物質制備實驗、定量測定實驗、氧化還原反應、混合物分離提純、實驗基本操作等，需要學生熟練掌握元素化合物知識，明確工藝流程原理，為高考常考題型，是對學生綜合能力的考查，題目難度中等．