Question

（16分）Ⅰ．铁是一种过渡元素，金属铁是最常用的金属之一。请回答下列问题：

（1）生铁中含有一种铁碳化合物(Fe₃C)，在足量的空气中高温煅烧，生成有磁性的固体和能使澄清石灰水变浑浊的气体，该反应的化学方程式为                       ，上述反应生成的磁性固体与过量浓硝酸反应后的溶液中含有的盐的化学式为                  。

（2）硫酸厂用煅烧黄铁矿（FeS₂）来制取硫酸，实验室利用硫酸厂烧渣（主要成分是Fe₂O₃及少量FeS、SiO₂）制备绿矾。利用烧渣制绿矾的过程如下：

①烧渣溶于稀H₂SO₄过程中，有单质硫生成，写出该反应的离子方程式（只写生成S的反应式，其他反应无需写出）                                。

②向溶液X中加入足量铁屑的目的是                             。

（3）已知Fe(OH)₃的溶度积常数K_sp＝1.1×10^-36。室温时向FeCl₃溶液中滴加NaOH溶液，当溶液pH=3时，通过计算说明Fe³⁺是否沉淀完全）                            

（提示：当某离子浓度小于10^-5 mol•L^-1时可以认为该离子沉淀完全了）。

Ⅱ．（1）某溶液中有Mg^2＋、Fe^3＋、Al^3＋、Cu^2＋等离子，向其中加入过量的NaOH溶液后，过滤，将滤渣高温灼烧并将灼烧后的固体投入到过量的稀盐酸中，所得溶液与原溶液相比，溶液中大量减少的金属阳离子是________；用离子方程式解释其原因_________________。

（2）在25℃下，向浓度均为0.01 mol・L^-1的MgCl₂和AlCl₃混合溶液中逐滴加入氨水，先生成__________沉淀(填化学式)，生成该沉淀的离子方程式______________（已知25℃时K_sp[Mg(OH)₂]=1.8×10^-11  K_sp[Al(OH)₃]=3×10 ^-34）。

（3）将Mg、Cu组成的1.96g混合物投入过量稀硝酸中，充分反应后，固体完全溶解时收集到还原产物NO气体0.896L（标准状况），向反应后的溶液中加入2mol/L的NaOH溶液80mL时金属离子恰好完全沉淀。则形成沉淀的质量为             g。

Answer

Ⅰ.（1）FeC3+3O2 Fe3O4+CO2 （2分） Fe(NO3)3 （1分）

（2） ①2Fe3+ + H2S=== 2Fe2+ + S↓ + 2H+ （2分）

②使Fe3+完全转化为Fe2+，以制备纯净的绿矾晶体（1分）

（3）计算得c(Fe3+)=1.1×10-3mol·L-1＞1×10-5mol·L-1,故Fe3+没有沉淀完全 （2分）

Ⅱ.（1）Al3＋ （1分），Al3＋+4OHˉ＝AlO2ˉ+2H2O （2分）

（2） Al(OH)3 （1分） Al3+＋3NH3·H2O＝Al(OH)3↓＋3NH4+（2分）

（3）4g（2分）

【解析】

试题分析：I.（1）根据题意可知Fe3C与氧气反应生成磁性固体是四氧化三铁和使澄清石灰水变浑浊的气体是二氧化碳，化学方程式是FeC3+3O2 Fe3O4+CO2；四氧化三铁与足量的浓硝酸反应生成的盐是Fe(NO3)3；

（2）①烧渣中含有氧化铁，溶于硫酸后溶液中存在铁离子，与硫化氢反应生成S单质，离子方程式为2Fe3+ + H2S=== 2Fe2+ + S↓ + 2H+；

②溶液X是铁盐溶液，加入足量的铁粉，目的是将铁离子全部转化为亚铁离子，以制备纯净的绿矾晶体；

（3）pH=3时，c(H＋)=0.001mol/L,则c（OH－）=1×10-11mol/L,根据Fe(OH)3的溶度积常数Ksp＝1.1×10-36，可计算此时c(Fe3+)=1.1×10-36/(1×10-11)3=1.1×10-3mol·L-1＞1×10-5mol·L-1,故Fe3+没有沉淀完全;

II.（1）Mg2＋、Fe3＋、Al3＋、Cu2＋与氢氧化钠反应均生成沉淀，但生成的氢氧化铝沉淀又与氢氧化钠反应，生成偏铝酸钠，所以最终离子大量减少的是Al3＋，与过量氢氧化钠溶液反应的离子方程式为Al3＋+4OHˉ＝AlO2ˉ+2H2O；

（2）根据25℃时Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11 Ksp[Al(OH)3]=3×10 -34，可知，等浓度的镁离子与铝离子相比，生成氢氧化铝所需溶液的碱性较弱，所以向浓度均为0.01 mol・L-1的MgCl2和AlCl3混合溶液中逐滴加入氨水时，先生成Al(OH)3 ；离子方程式为Al3+＋3NH3·H2O＝Al(OH)3↓＋3NH4+；

（3）设混合物中Mg、Cu的物质的量分别是x、y，根据得失电子守恒，有

2（x+y）=0.896L/22.4L/mol×3=0.12mol，则x+y=0.06mol，最后生成的沉淀是氢氧化镁、氢氧化铜沉淀，化学式中比Mg、Cu多了2（x+y）mol的OH-，所以沉淀的质量=1.96g+0.12mol×17g/mol=4g。

考点：考查金属的化学性质，氧化还原反应的计算，离子方程式的书写，沉淀完全的判断