Question

鐵及其化合物之間的相互轉化可用下式表示：①②③④
Fe²⁺

①

④

Fe³⁺

②

③

FeO

2- 4

（高鐵酸根離子）回答下列有關問題：
（1）鐵元素在周期表中的位置是

 

．
（2）Fe與過量稀硫酸反應可以制取FeSO₄．若用反應所得的酸性溶液，實現上述①的轉化，要求產物純凈，可選用的試劑是

 

（選填序號）．
A．Cl₂          B．Fe          C．HNO₃          D．H₂O₂
（3）上述轉化得到的硫酸鐵可用于電化浸出黃銅礦精礦工藝．精礦在陽極浸出的反應比較復雜，其中有一主要反應CuFeS₂+4Fe³⁺=Cu²⁺+5Fe²⁺+2S（CuFeS₂中S為-2價），下列說法正確的是

 

（選填序號）．
A．從物質分類的角度看，黃銅礦屬于合金
B．反應中，所有鐵元素均被還原
C．反應中，CuFeS₂ 既作氧化劑又作還原劑
D．當轉移1mol電子時，46g CuFeS₂參加反應
（4）下述反應中，若FeSO₄和O₂的系數比為2：1，試配平下列方程式：
FeSO₄+K₂O₂→K₂FeO₄+K₂O+K₂SO₄+O₂↑
（5）向某稀HNO₃和Fe（NO₃）₃的混合溶液中逐漸加入鐵粉，產生無色氣體，該氣體遇空氣變紅棕色，溶液中Fe²⁺濃度和加入Fe粉的物質的量之間的關系如圖所示．則混合溶液中HNO₃和Fe（NO₃）₃的物質的量濃度之比為

 

．
（6）某同學將鐵與水蒸氣高溫反應后的固體物質溶解在過量鹽酸中，如何判斷所得溶液中是否含有Fe³⁺？

 

．

Answer 1

分析：（1）鐵元素在周期表中的位置是第四周期第Ⅷ族；
（2）根據物質的性質及是否引進雜質確定選項；
（3）根據合金的定義、化合價的升降、發生反應的物質與轉移電子之間的關系判斷；
（4）根據得失電子數相等配平反應方程式，注意化合價的判斷方法；
（5）混合溶液中加入鐵粉發生的反應為：3Fe+8HNO₃（稀）═3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，2Fe（NO₃）₃+Fe═3Fe（NO₃）₂，由圖象可知，加入2molFe粉時，鐵離子完全反應生成Fe²⁺的物質的量之比為3mol，設混合溶液中有x mol HNO₃，y mol Fe（NO₃）₃，根據列放出計算；
（6）鐵離子的檢驗加KSCN溶液，觀察溶液是否呈血紅色．

解答：解：（1）鐵元素在周期表中的位置是第四周期第Ⅷ族，故答案為：第四周期第Ⅷ族；
（2）要使產物純凈，必須物質間發生反應后，沒有雜質生成．
A、氯氣有氧化性，能氧化二價鐵離子生成三價鐵離子，但同時有氯離子生成，所以有雜質生成，故A錯誤；
B、鐵與稀硫酸反應生成二價鐵離子，不能把二價鐵離子轉化為三價鐵離子，故B錯誤；
C、硝酸能氧化二價鐵離子生成三價鐵離子，但溶液中還有雜質硝酸根離子，故C錯誤；
D、雙氧水能氧化二價鐵離子生成三價鐵離子，同時有水生成，水是原溶液的成分，所以不是雜質，故D正確；
故選D；
（3）A、合金是由兩種或兩種以上的金屬與非金屬經一定方法所合成的具有金屬特性的物質，所以黃銅礦不是合金，故A錯誤；
B、CuFeS₂中鐵元素的化合價為+2價，反應物Fe³⁺的化合價為+3價，生成物中Fe²⁺的化合價為+2價，所以不是所有鐵元素均被還原，故B錯誤；
C、CuFeS₂中只有S元素的化合價只有升高，其他元素的化合價不變，所以CuFeS₂只作還原劑，故C錯誤；
D、CuFeS₂+4Fe³⁺=Cu²⁺+5Fe²⁺+2S 轉移電子4
   184g   4mol
   46g   1mol
故D正確；
故選D；
（4）FeSO₄+K₂O₂→K₂FeO₄+K₂O+K₂SO₄+O₂↑，該反應，FeSO₄中Fe的化合價為+2價，K₂FeO₄中Fe的化合價為+6價，所以一個氯化亞鐵分子失去4個電子；K₂O₂中O的化合價為-1價，O₂中O的化合價為0價，一個K₂O₂分子失去2個電子生成氧氣；K₂O₂中O的化合價為-1價，K₂FeO₄和K₂O中O元素的化合價為-2價，所以一個K₂O₂失去2個電子，該方程式中得失電子的最小公倍數為6，所以該方程式的計量數分別為2、6、2、2、2、1，即方程式為2FeSO₄+6K₂O₂=2K₂FeO₄+2K₂O+2K₂SO₄+1O₂↑，
故答案為：2、6、2、2、2、1；
（5）混合溶液中加入鐵粉發生的反應為：
3Fe+8HNO₃（稀）═3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，
2Fe（NO₃）₃+Fe═3Fe（NO₃）₂
由圖象可知，加入2molFe粉時，鐵離子完全反應生成Fe²⁺的物質的量之比為3mol，
設混合溶液中有x mol HNO₃，y mol Fe（NO₃）₃，則：

3 8 x+ 1 2 y=2 3 8 x+ 3 2 y=3

解得

x=1 y=4

，故原稀溶液中HNO₃和Fe（NO₃）₃的物質的量濃度之比4：1，故答案為；4：1；
（6）鐵離子的檢驗加KSCN溶液，觀察溶液是否呈血紅色，方法為：取少量溶液于試管中，加入2～3滴KSCN溶液，如溶液呈血紅色，則有Fe³⁺，反之則無，
故答案為：取少量溶液于試管中，加入2～3滴KSCN溶液，如溶液呈血紅色，則有Fe³⁺，反之則無．

點評：本題考查了鐵鹽和亞鐵鹽的相互轉化，注意二價鐵離子和三價鐵離子的檢驗是高考的熱點，三價鐵離子能使KSCN變紅色，同時考查混合物的有關計算，難度中等，注意按加入的鐵分別與硝酸鐵、硝酸反應，與硝酸反應生成硝酸亞鐵，可以簡化計算．