Question

【題目】鐵及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境保護等領(lǐng)域中有著重要的作用。

（1）硫酸鐵銨[NH4Fe(SO4)2·12H2O]廣泛用于城鎮(zhèn)生活飲用水、工業(yè)循環(huán)水的凈化處理等。寫出硫酸鐵銨溶液中離子濃度的大小順序 。

（2）FeSO4/KMnO4工藝與單純混凝劑[FeCl3、Fe2(SO4)3]相比，大大降低了污水處理后水的渾濁度，顯著提高了對污水中有機物的去除率。二者的引入并未增加沉降后水中總鐵和總錳濃度，反而使二者的濃度降低，原因是在此條件下(pH約為7)KMnO4可將水中Fe2+、Mn2+氧化為固相的+3價鐵和+4價錳的化合物，進而通過沉淀、過濾等工藝將鐵、錳除去。已知：Ksp(Fe(OH)3＝4.0×10－38，則沉淀過濾后溶液中c(Fe3+)約為 mol·L－1。寫出生成+4價固體錳化合物的反應(yīng)的離子方程式 。

（3）新型納米材料ZnFe2Ox，可用于除去工業(yè)廢氣中的某些氧化物。制取新材料和除去廢氣的轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖：

用ZnFe2Ox除去SO2的過程中，氧化劑是 。(填化學(xué)式)

（4）工業(yè)上常采用如圖所示電解裝置，利用鐵的化合物將氣態(tài)廢棄物中的硫化氫轉(zhuǎn)化為可利用的硫。先通電電解，然后通入H2S時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：2[Fe(CN)6]3－＋2CO＋H2S＝2[Fe(CN)6]4－＋2HCO＋S↓。電解時，陽極的電極反應(yīng)式為 ；電解過程中陰極區(qū)溶液的pH (填“變大”、“變小”或“不變”)。

Answer 1

【答案】（1）c(SO)＞c(NH)＞c(Fe3＋)＞c(H＋)＞c(OH－)

（2）4.0×10－17 ；3Mn2＋＋2MnO＋2H2O＝ 5MnO2↓＋4H＋

（3）①SO2 ②450 ③2∶1

（4）[Fe(CN)6]4－－e－＝ [Fe(CN)6]3－ 變大

【解析】

試題分析：

（1）硫酸鐵銨[NH4Fe(SO4)2·12H2O]水解溶液顯酸性，三價鐵離子的水解大于銨根離子的水解，硫酸鐵銨溶液中離子濃度的大小順序為c(SO)＞c(NH)＞c(Fe3＋)＞c(H＋)＞c(OH－) ；

（2）沉淀過濾后溶液中c(Fe3＋)約為==4.0×10－17；KMnO4將Mn2+氧化為固相的+4價錳的化合物的離子方程式為3Mn2＋＋2MnO＋2H2O＝ 5MnO2↓＋4H＋；

（3）①根據(jù)圖示，ZnFe2Ox除去SO2的過程中鐵元素的化合價升高，氧化劑是SO2；②ZnFe2O3中鐵的化合價由+2價變成+3價，NO2中N的化合價由+4價變成0價，根據(jù)得失電子守恒，需要ZnFe2O3的物質(zhì)的量為2mol，質(zhì)量為2mol×225g/mol=450g；③ZnFe2O4反應(yīng)后鐵的化合價變成+2.5，設(shè)ZnFe2O4的物質(zhì)的量為x，H2的物質(zhì)的量為y，根據(jù)得失電子守恒，有[+3-(+2.5)]×2x=2y，x:y=2:1；

（4）電解時，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為[Fe(CN)6]4－－e－＝ [Fe(CN)6]3－，電解時陰極反應(yīng)式為2HCO3-+2 e-═H2↑+2CO32-，由于CO32-的水解程度大于HCO3-，所以堿性增強，則pH變大。