Question

【題目】鐵單質及其化合物在生活生產中應用廣泛。

（1）硫酸鐵可作絮凝劑，常用于凈水，其原理是（用離子方程式表示）______________________。

（2）已知25°C時，Ksp[Fe(OH)3]=2.79×10-39，該溫度下反應Fe(OH)3+3H+Fe3++3H2O的平衡常數K=______________

（3）電浮選凝聚法是工業上采用的一種污水處理方法，保持污水的pH在5.0～6.0之間，通過電解生成Fe(OH)3沉淀。Fe(OH)3有吸附性，可吸附污物而沉積下來，具有凈化水的作用。陰極產生的氣泡把污水中懸浮物帶到水面形成浮渣層，刮去（或撇掉）浮渣層，即起到了浮選凈化的作用。某研究小組設計裝置如圖所示。

①裝置B中通入空氣的電極反應是_______________

②裝置A中，陽極的電極反應式分別為Fe-2e-=Fe2+、_______________

③實驗時若污水中離子濃度較小，導電能力較差，產生氣泡速率緩慢，無法使懸浮物形成浮渣．此時，應向污水中加入適量的___________

a．H2SO4b．BaSO4c．Na2SO4d．NaOHe．CH3CH2OH

（4）工業催化劑K3[Fe(C2O4)3]·3H2O是翠綠色晶體，在421~553℃時，分解為Fe2O3、K2CO3、CO、CO2、H2O。實驗室由草酸亞鐵晶體（FeC2O4·2H2O）、草酸鉀（K2C2O4）、草酸（H2C2O4）和雙氧水（H2O2）混合制備。

①制備過程要防止草酸被H2O2氧化，請寫出草酸被H2O2氧化的化學方程式__________________。

②配合物的穩定性可以用穩定常數K來衡量，如Cu2+ + 4NH3[Cu(NH3)4]2+，其穩定常數表達式為：。已知：[Fe(C2O4)3]3－的穩定常數K1=1020， Fe(SCN)3的穩定常數K2=2×103，請設計檢驗K3[Fe(C2O4)3]·3H2O中鐵元素的方案_______________________。

Answer 1

【答案】 Fe3++3H2OFe（OH）3(膠體)+3H+ 2.79×103 O2+2CO2+4e-=2CO32- 4OH--4e-=2H2O+O2 c H2C2O4+H2O2＝2CO2↑+2H2O 取適量晶體加熱，取固體殘留物溶解在H2SO4中，取上層清液于試管中，滴加KSCN溶液，若溶液呈血紅色則有鐵元素，反之則無。（未提及“加熱”或“溶解在酸中”不得分）

【解析】試題分析：（1）鐵離子水解出氫氧化鐵膠體，所以常用于凈水。

（2）根據平衡常數表達式與KSP、KW分析；（3）燃料電池中通入空氣的電極是正極，通入甲烷的電極是負極。鐵與正極相連作陽極，活潑金屬電極做電解池的陽極時，電極本身失去電子，電極反應式為Fe-2e-＝Fe2+，石墨與正極相連，石墨做陽極，氫氧根離子在陽極失電子；要保持保持污水的pH在5.0～6.0之間，通過電解生成Fe（OH）3沉淀時，因此加入能使溶液導電能力增強的電解質必須是可溶于水的、顯中性的鹽；（4）草酸被H2O2氧化生成水和二氧化碳；根據溫度常數，說明[Fe(C2O4)3]3－比Fe(SCN)3更穩定，所以不能直接滴加KSCN溶液，需要加熱分解，然后酸溶，最后滴加KSCN溶液；

解析：（1）鐵離子水解出氫氧化鐵膠體，膠體具有吸附性，所以常用于凈水，離子方程式為Fe3++3H2OFe（OH）3(膠體)+3H+ ；（2）Fe(OH)3+3H+Fe3++3H2O的平衡常數K= =2.79×103；（3）燃料電池中通入空氣的電極是正極，①正極電極反應是O2+2CO2+4e-=2CO32-。鐵與正極相連作陽極，電極反應式為Fe-2e-＝Fe2+；石墨電極的反應式4OH--4e-=2H2O+O2；要保持保持污水的pH在5.0～6.0之間，通過電解生成Fe（OH）3沉淀時，因此加入能使溶液導電能力增強的電解質必須是可溶于水的、顯中性的鹽，所以選C；（4）草酸被H2O2氧化生成水和二氧化碳，方程式為H2C2O4+H2O2＝2CO2↑+2H2O；根據溫度常數，說明[Fe(C2O4)3]3－比Fe(SCN)3更穩定，檢驗K3[Fe(C2O4)3]·3H2O中鐵元素，可以取適量晶體加熱，取固體殘留物溶解在H2SO4中，取上層清液于試管中，滴加KSCN溶液，若溶液呈血紅色則有鐵元素，反之則無。