Question

(13分)鐵和鐵的化合物在工業生產和日常生活中都有廣泛的用途。
（1）在定向爆破中，常利用氧化鐵與鋁反應放出的熱量來切割鋼筋，該反應的化學方程式為＿＿。
（2）已知：2Fe₂O₃(s)＋3C(s)＝3CO₂(g)＋4Fe(s) △H＝+468.2 kJ·mol^-1
C(s)+O₂(g)＝CO₂(g) △H="-393.5" kJ·mol^-1。
則Fe(s)與O₂ (g)反應生成Fe₂ O₃ (s)的熱化學方程式為＿_____________________。
（3）可用KMnO₄溶液滴定Fe²⁺的濃度，反應的離子方程式如下：5Fe^2＋＋MnO₄^－＋8H^＋＝5Fe^3＋＋Mn^2＋＋4H₂O
①KMnO₄溶液應盛放在＿＿＿＿＿滴定管中；
②判斷達到滴定終點的現象是＿＿＿＿＿；
③用硫酸酸化的0.020 00 mol·L^-1。KMnO₄溶液滴定某FeSO₄溶液至終點，實驗數據記錄如下表：

請分析數據并計算，該FeSO₄溶液的物質的量濃度為＿＿＿＿＿。
（4）新型納米材料ZnFe₂O_x，可用于除去工業廢氣中的某些氧化物。制取新材料和除去廢氣的轉化關系如下圖：

①已知ZnFe₂O₄與H₂反應的物質的量之比為2:1，則ZnFe₂O_x中x=＿＿＿＿＿；
②用ZnFe₂O_x除去SO₂的過程中，氧化劑是＿＿＿＿＿。

Answer 1

（1）Fe₂O₃＋2AlAl₂O₃＋2Fe （2）4Fe(s)+3O₂ (g)＝2Fe₂O₃(s) △H＝－1648.7kJ/mol
（3）①酸式 ②溶液恰好變淺紫紅色，且半分鐘內不褪色 ③0.080 00 mol·L^-1
（4）①3.5  ②SO₂

試題分析：（1）氧化鐵與鋁反應發生的是鋁熱反應，方程式為Fe₂O₃＋2AlAl₂O₃＋2Fe；
（2）已知：①2Fe₂O₃(s)＋3C(s)＝3CO₂(g)＋4Fe(s) △H＝+468.2 kJ·mol^-1、②C(s)+O₂(g)＝CO₂(g) △H="-393.5" kJ·mol^-1。則根據蓋斯定律可知②×3－①即得到反應4Fe(s)+3O₂ (g)＝2Fe₂O₃(s)，所以該反應的反應熱△H＝－393.5 kJ/mol×3－468.2 kJ/mol＝－1648.7kJ/mol；
（3）①酸性KMnO₄溶液具有強氧化性和酸性，應盛放在酸式滴定管中；
②由于酸性高錳酸鉀溶液顯紫紅色，所以判斷達到滴定終點的現象是溶液恰好變淺紫紅色，且半分鐘內不褪色；
③根據表中數據可知，第二次實驗中消耗高錳酸鉀溶液的體積與其余二次相差較大，舍去不用，因此消耗高錳酸鉀溶液的體積平均值為＝20.00ml，所以根據方程式5Fe^2＋＋MnO₄^－＋8H^＋＝5Fe^3＋＋Mn^2＋＋4H₂O可知，FeSO₄溶液的物質的量濃度為×5＝0.080 00 mol·L^-1。
（4）①已知ZnFe₂O₄與H₂反應的物質的量之比為2:1，則根據原子守恒可知，反應中還生成1分子水，所以ZnFe₂O_x中x＝(4×2－1)÷2＝3.5；
②在ZnFe₂O_x中鐵元素的化合價是+2.5價，而反應后變為+3價，化合價升高，失去電子，做還原劑，因此氧化劑是二氧化硫。