Question

工業上為從4J29合金（鐵鈷鎳合金）廢料中提取鈷和鎳，一般先用硫酸溶解合金使成為Fe²⁺、Co²⁺、Ni²⁺，再把Fe²⁺氧化為Fe³⁺，從而使Fe³⁺轉化為某種沉淀析出，達到與Ni²⁺、Co³⁺分離的目的．生產上要使Fe²⁺氧化為Fe³⁺，而不使Co²⁺、Ni²⁺氧化的試劑是NaClO或NaClO₃（均含少量H₂SO₄）溶液，反應的部分化學方程式如下（A為還原劑）：??NaClO+A+B→NaCl+C+H₂O
NaClO₃+A+B→NaCl+C+H₂O．
（1）請完成以上化學方程式：______，______．并回答實際生產上采用NaClO₃來氧化Fe²⁺比較合算的理由：______．
（2）配平下列離子方程式，并回答問題：
______Fe（OH）₃+______ClO^-+______OH^-→______FeO₄^n-+______Cl^-+______H₂0?
（3）已知有3.21g Fe（OH）₃參加反應，共轉移了5.418×10²²個電子，則n=______．
（4）根據上述（2 ），（3）題推測FeO₄^n-能與下列哪些物質反應（只填序號）______．
A．Cl₂ B．SO₂ C．H₂S     D．O₂?

Answer 1

解：（1）根據題意知，次氯酸鈉和氯酸鈉都是氧化劑，A是還原劑，則A失電子化合價升高，且溶液中含有硫酸，所以A中含有還原性離子，實驗的目的是把Fe²⁺氧化為Fe³⁺從而使Fe³⁺轉化為某種沉淀析出知，A是硫酸亞鐵，B是硫酸，結合元素守恒知，C是硫酸鐵，
在反應NaClO+FeSO₄+H₂SO₄→NaCl+Fe₂（SO₄）₃+H₂O中，鐵元素的化合價+2→+3，失去1個電子，氯元素的化合價+1→-1價，得到2個電子，得失電子的最小公倍數是2，所以FeSO₄的計量數是2，次氯酸根離子的計量數是1，然后根據原子守恒配平方程式得：NaClO+2FeSO₄+H₂SO₄=NaCl+Fe₂（SO₄）₃+H₂O；
在反應NaClO₃+FeSO₄+3H₂SO₄→NaCl+Fe₂（SO₄）₃+H₂O中，鐵元素的化合價+2→+3，失去1個電子，氯元素的化合價+5→-1價，得到6個電子，得失電子的最小公倍數是6，所以FeSO₄的計量數是6，氯酸根離子的計量數是1，然后根據原子守恒配平方程式得：NaClO₃+6FeSO₄+3H₂SO₄=NaCl+3Fe₂（SO₄）₃+3H₂O
相同質量NaClO₃和NaClO，NaClO₃得到的電子多，氧化更多的Fe²⁺，
故答案為：NaClO+2FeSO₄+H₂SO₄=NaCl+Fe₂（SO₄）₃+H₂O；NaClO₃+6FeSO₄+3H₂SO₄=NaCl+3Fe₂（SO₄）₃+3H₂O；相同質量NaClO₃比NaClO氧化更多的Fe²⁺；
（2）該反應中鐵元素的化合價+3→+（8-n），失去（5-n）個電子，氯元素的化合價+1→-1價，得到2個電子，得失電子的最小公倍數是2（5-n），所以氫氧化鐵的計量數是2，次氯酸根離子的計量數是5-n，然后根據原子守恒配平方程式得：2Fe（OH）₃+（5-n）ClO^-+2nOH^-=2FeO₄^n-+（5-n）Cl^-+（n+3）H₂O，故答案為：2、5-n、2n、2、5-n、n+3；
（3）在反應2Fe（OH）₃+（5-n）ClO^-+2nOH^-=2FeO₄^n-+（5-n）Cl^-+（n+3）H₂O中電子轉移的數目為（5-n）×2，即2molFe（OH）₃轉移電子（5-n）×2mol，所以3.21g （即0.03mo）Fe（OH）₃參加反應，共轉移了電子（5-n）×0.03mol，則（5-n）×0.03mol×6.02×10²³mol^-1=5.418×10²²，解得n=2，故答案為：2；
（4）FeO₄^2-中鐵元素化合價是最高價，所以該離子具有強氧化性，能和強還原性的物質反應，氯氣和氧氣具有強氧化性，所以不能和高鐵酸根離子反應，二氧化硫和硫化氫具有強還原性，所以能和高鐵酸根離子反應，故答案為：B、C．
分析：（1）根據題意知，次氯酸鈉和氯酸鈉都是氧化劑，A是還原劑，則A失電子化合價升高，且溶液中含有硫酸，根據元素守恒判斷A物質、C物質，然后根據氧化還原反應中得失電子數相等結合電荷守恒、原子守恒配平方程式；根據電子得失守恒可知相同質量NaClO₃和NaClO，NaClO₃得到的電子多，氧化更多的Fe²⁺來分析；
（2）根據氧化還原反應中得失電子數相等結合電荷守恒、原子守恒配平方程式；
（3）根據化合價確定反應中電子轉移的數目，然后根據電子轉移的數目與氫氧化鐵質量之間的關系式計算n值；
（4）根據高鐵酸根離子中鐵元素的化合價知高鐵酸根離子具有強氧化性，能和強還原性的物質反應．
點評：本題考查了氧化還原反應及其配平，難度不大，根據得失電子數相等來配平方程式即可，抓住元素化合價的變化是解題的關鍵．