Question

20．Fe及其化合物在生產生活中應用比較廣泛．
（1）焊接時，可用硫酸氫鈉溶液清洗鐵表面的銹跡，相關反應的離子方程式為Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O
（2）鑄鐵在工業上應用比較廣泛，其中麻口鑄鐵中C元素主要以Fe₃C的形式存在，Fe₃C與硝酸反應的化學方程式如下，Fe₃C+22HNO₃═3Fe（NO₃）₃+CO₂↑+13NO₂↑+11H₂O，當生成標準狀況下11.2LCO₂時，被氧化的Fe₃C的物質的量為0.5mol，某同學想通過實驗檢驗該反應進行完全后是否有Fe²⁺生成，你認為他應該選擇的試劑是酸性KMnO₄溶液
（3）一定質量的某鐵的氧化物Fe_xO_y，與足量4mol•L^-1的稀鹽酸充分反應，生成的FeCl₂與FeCl₃物質的量之比為1：2，則該鐵的氧化物的化學式為Fe₃O₄．
（4）草酸亞鐵（FeC₂O₄）是制備高純度活性鐵粉的原料，測定樣品純度的步驟如下：準確稱取wg草酸亞鐵樣品，將其研成粉末（假設雜質不反應）后溶于適量的稀硫酸配制成250mL溶液．準確量取20mL該溶液于錐形瓶中，用cmol•L^-1的酸性K₂Cr₂O₇溶液滴定至終點，消耗滴定液VmL（已知：2FeC₂O₄+K₂Cr₂O₇+7H₂SO₄═Fe₂（SO₄）₂+Cr₂（SO₄）₃+K₂SO₄+4CO₂↑+7H₂O）．根據上述數據計算，該草酸亞鐵樣品的純度為$\frac{360{c}_{1}V}{w}$%．

Answer 1

分析 （1）硫酸氫鈉溶液中完全電離出鈉離子、氫離子、硫酸根離子，氫離子和鐵銹氧化鐵發生反應生成鐵離子和水；
（2）依據化學方程式定量關系計算，元素化合價升高失電子發生氧化反應，被氧化得到氧化產物，利用亞鐵離子的還原性可以選擇高錳酸鉀溶液檢驗；
（3）設此氧化物化學式為FexOy，利用元素守恒書寫化學方程式，利用直平法配平書寫化學方程式得到氧化物化學式；
（4）草酸亞鐵與重鉻酸鉀反應K₂Cr₂O₇+2FeC₂O₄+7H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+Cr₂（SO₄）₃+K₂SO₄+7H₂O+4CO₂↑，wg草酸亞鐵（FeC₂O₄）樣品中含有FeC₂O₄的質量為
c₁mol•L^-1×V×10^-3L×2×$\frac{250ml}{20ml}$×144g/mol=3.6c₁V g，草酸亞鐵樣品純度為  $\frac{3.6{c}_{1}Vg}{wg}$×100%．

解答 解：（1）焊接時，可用硫酸氫鈉溶液清洗鐵表面的銹跡，相關反應的離子方程式為：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O，故答案為：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O；
（2）Fe₃C+22HNO₃═3Fe（NO₃）₃+CO₂↑+13NO₂↑+11H₂O，當生成標準狀況下11.2LCO₂時，n（CO₂）=$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$=0.5mol，被氧化的Fe₃C的物質的量為0.5mol，通過實驗檢驗該反應進行完全后是否有Fe²⁺生成，可以選擇高錳酸鉀溶液檢驗，取反應后的固體溶解，滴入高錳酸鉀溶液，若褪色證明生成亞鐵離子，不褪色證明無亞鐵離子生成，
故答案為：0.5mol，酸性高錳酸鉀溶液；
（3）一定質量的某鐵的氧化物FexOy，與足量4mol•L^-1的稀鹽酸充分反應，生成的FeCl₂與FeCl₃物質的量之比為1：2，依據元素守恒得到反應的化學方程式為：FexOy+8HCl=FeCl₂+2FeCl₃+4H₂O，得到x=3，y=4，鐵的氧化物化學式為：Fe₃O₄，
故答案為：Fe₃O₄；
（4）草酸亞鐵與重鉻酸鉀反應K₂Cr₂O₇+2FeC₂O₄+7H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+Cr₂（SO₄）₃+K₂SO₄+7H₂O+4CO₂↑，則
wg草酸亞鐵（FeC₂O₄）樣品中含有FeC₂O₄的物質的量為c₁mol•L^-1×V×10^-3L×2，
質量為c₁mol•L^-1×V×10^-3L×2×$\frac{250ml}{20ml}$×144g/mol=3.6c₁V g，
草酸亞鐵樣品純度為$\frac{3.6{c}_{1}Vg}{wg}$×100%=$\frac{360{c}_{1}V}{w}$%，
故答案為：$\frac{360{c}_{1}V}{w}$%．

點評 本題考查了氧化還原反應分析、化學式的計算應用，、滴定實驗的理解和含量計算過程，注意實驗過程中溶液體積的變化，題目難度中等．