Question

20．鐵及其化合物與生產、生活關系密切，請回答下列問題：
（1）印刷電路板是有高分子材料和銅箔復合而成，刻制印刷電路時，要用FeCl₃溶液作為“腐蝕液”．請你寫出該反應的離子方程式：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺．
（2）工業上可用廢鐵屑制鐵紅（Fe₂O₃），生產中首先用廢鐵屑與HNO₃反應制得Fe（N0₃）₂．寫出稀HNO₃與過量Fe反應的離子方程式：3Fe+8H⁺+2NO₃^-═3Fe²⁺+2NO↑+4H₂O；從“綠色化學”思想看制備Fe（NO₃）₂應用濃HNO₃還是稀HNO₃？并說明理由：稀HNO₃、用稀硝酸氮的利用率高，產生的污染氣體也少
（3）高鐵酸鹽（FeO₄^2-）是一種新型凈水劑，既能凈水又能殺菌．請運用所學知識推測高鐵酸鹽（Fe0₄^2-）能用于自來水殺菌消毒的原因：Fe0₄^2-具有氧化性．制備它的一種方法是用Fe₂（SO₄）₃和NaCl0在強堿性溶液中反應，寫出反應的離子方程式：3Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．
（4）在一定體積的含有Al³⁺、Fe³⁺、Ba²⁺的混合溶液中逐滴加入NaOH和NaSO4的混合溶液（除上述離子外，其他離子不與所加試劑反應），產生沉淀的物質的量與所加溶液的體積的關系如圖所示
①寫出（a+10）到（a+20）過程中反應的離子方程式：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
②NaOH和Na₂S0₄的混合溶液中c（NaOH）= c（Na₂S0₄）（填＞、＜或=）．
③上述含Al³⁺、Fe³⁺、Ba²⁺的混合溶液中n（Al³⁺）=mol．

Answer 1

分析 （1）FeCl₃溶液與銅反應生成氯化銅和氯化亞鐵；
（2）稀HNO₃與過量Fe反應生成硝酸亞鐵，一氧化氮和水；“綠色化學”思想指的是化學反應中沒有污染性的物質生成、原子利用率高的反應，Fe與濃硝酸反應為Fe+4HNO₃（濃）=Fe（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O，與稀硝酸反應為3Fe+8HNO₃（稀）=3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，據此分析；
（3）Fe0₄^2-具有氧化性物質能夠殺菌消毒；Fe₂（SO₄）₃和NaCl0在強堿性溶液中反應生成高鐵酸鈉、氯化鈉和水；
（4）含有Al³⁺、Fe³⁺、Ba²⁺的混合溶液中逐滴加入NaOH和NaSO₄的混合溶液，0-a沉淀逐漸增多，發生反應為Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓、Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓、Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓；a-（a+10）沉淀不變，則說明生成沉淀和溶解沉淀的物質的量剛好相等，反應為：Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓、Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；（a+10）到（a+20）過程中沉淀減小，反應為：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，據此分析．

解答 解：（1）FeCl₃溶液作為“腐蝕液”，生成CuCl₂和FeCl₂，該離子反應為2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，故答案為：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；
（2）稀HNO₃與過量Fe反應生成硝酸亞鐵，一氧化氮和水，離子方程式為：3Fe+8H⁺+2NO₃^-═3Fe²⁺++2NO↑+4H₂O；“綠色化學”思想指的是化學反應中沒有污染性的物質生成、原子利用率高的反應，Fe與濃硝酸反應為Fe+4HNO₃（濃）=Fe（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O，與稀硝酸反應為3Fe+8HNO₃（稀）=3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，相比用稀硝酸氮的利用率高，產生的污染氣體也少，故答案為：3Fe+8H⁺+2NO₃^-═3Fe²⁺+2NO↑+4H₂O；稀硝酸；用稀硝酸氮的利用率高，產生的污染氣體也少；
（3）Fe0₄^2-具有氧化性物質能夠殺菌消毒；Fe₂（SO₄）₃和NaCl0在強堿性溶液中反應生成高鐵酸鈉、氯化鈉和水，離子方程式為：3Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，故答案為：Fe0₄^2-具有氧化性；3Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
（4）含有Al³⁺、Fe³⁺、Ba²⁺的混合溶液中逐滴加入NaOH和NaSO₄的混合溶液，0-a沉淀逐漸增多，發生反應為Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓、Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓、Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓；a-（a+10）沉淀不變，則說明生成沉淀和溶解沉淀的物質的量剛好相等，反應為：Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓、Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；（a+10）到（a+20）過程中沉淀減小，反應為：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
①根據以上分析，（a+10）到（a+20）過程中反應的離子方程式：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，故答案為：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
②根據a-（a+10）沉淀不變，則說明生成沉淀和溶解沉淀的物質的量剛好相等，反應為：Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓、Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，所以NaOH和Na₂S0₄的混合溶液中c（NaOH）=c（Na₂S0₄），故答案為：=；
③根據以上分析，發生Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O的為a-（a+20），又由圖象可知（a+10）到（a+20）過程中溶解的氫氧化鋁為1-0.9=0.1mol，所以a-（a+10）溶解的氫氧化鋁也為0.1mol，則在混合溶液中n（Al³⁺）=0.2mol，故答案為：0.2．

點評 本題考查知識點較多，涉及離子反應、凈水原理、圖象分析等，注重基礎知識的考查，難點為（4），題目難度不大．