Question

（13分）铁的发现和大规模使用，是人类发展史上的一个光辉里程碑，它把人类从石器时代、青铜器时代带到了铁器时代，推动了人类文明的发展。

（1）高铁酸钠（Na₂FeO₄）是水处理过程中的一种新型净水剂，它的氧化性比高锰酸钾更强，本身在反应中被还原成三价铁离子达到净水的目的。按要求回答下列问题：

高铁酸钠主要通过如下反应制取：2Fe(OH)₃ + 3NaClO + 4NaOH ＝ 2Na₂FeO₄ + 3X + 5H₂O，则X的化学式       ，反应中被氧化的物质是        （写化学式）。

（2）铁红颜料跟某些油料混合，可以制成防锈油漆。以黄铁矿为原料制硫酸产生的硫酸渣中含Fe₂O₃、SiO₂、Al₂O₃、MgO等，用硫酸渣制备铁红（Fe₂O₃）的过程如下：

①酸溶过程中Fe₂O₃与稀硫酸反应的化学方程式为        __   ；“滤渣A”主要成份的化学式为              。

②还原过程中加入FeS₂的目的是将溶液中的Fe³⁺还原为Fe²⁺，而本身被氧化为H₂SO₄，请完成该反应的离子方程式：

FeS₂ +    Fe^{3 +} +     H₂O ==    Fe^{2 +} +     SO₄^2- +         ___  。

③氧化过程中，O₂、NaOH与Fe²⁺反应的离子方程式为              。

④为了确保铁红的质量和纯度，氧化过程需要调节溶液的pH的范围是3.2～3.8，

沉淀物	Fe(OH)3	Al(OH)3	Fe(OH)2	Mg(OH)2
开始沉淀pH	2.7	3.8	7.6	9.4
完全沉淀pH	3.2	5.2	9.7	12.4

如果pH过大，可能引起的后果是_________；滤液B可以回收的物质有________（写化学式）。

Answer

（1）NaCl （1分）Fe(OH)3（1分）

（2）①Fe2O3 + 3H2SO4 =Fe2(SO4) 3 + 3H2O（2分）SiO2（1分）

②1 14 8 15 2 16 H+（2分）

③4Fe2 ++O2 +2H2O+8OH－= 4Fe(OH)3↓（2分） 或Fe2++2OH－=Fe(OH)2↓，4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3

④Al3+、Mg2+形成沉淀，使制得的铁红不纯。（1分）Na2SO4、Al2(SO4)3、MgSO4（3分）

【解析】

试题分析：（1）根据反应前后各种元素的原子个数不变可知在反应2Fe(OH)3 + 3NaClO + 4NaOH ＝ 2Na2FeO4 + 3X + 5H2O中X的化学式NaCl，元素的化合价升高，失去电子被氧化，由于在反应中Fe(OH)3中的Fe元素由反应前的+3价在反应后升高为Na2FeO4 +6价，因此反应中被氧化的物质是Fe(OH)3；（2）①酸溶过程中金属氧化物Fe2O3与稀硫酸反应的化学方程式为Fe2O3+3H2SO4 =Fe2(SO4) 3 +3H2O，在酸溶时Fe2O3、Al2O3、MgO与酸发生反应变为金属阳离子存在于溶液中，而酸性氧化物SiO2与硫酸不能反应，留在滤渣中，因此滤渣A的主要成分是SiO2；②向所得溶液中加入FeS2，能够将溶液中的Fe3+还原为Fe2+，而本身被氧化为H2SO4，根据电子守恒、电荷守恒及原子守恒，可得离子方程式FeS2 + 14Fe3 ++8H2O=15Fe2 ++2SO42-+16H+；③氧化过程中，O2得到电子被还原为OH-，Fe2+失去电子被氧化为Fe3+，根据氧化还原反应中的电子守恒及离子反应中的电荷守恒和反应前后各种元素的原子个数不变可得O2、NaOH与Fe2+反应的离子方程式为Fe2++2OH－=Fe(OH)2↓，4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3，叠加得总反应方程式是4Fe2 ++O2+2H2O+ 8OH－= 4Fe(OH)3↓；④当溶液的pH在3.2—3.8时沉淀只有Fe(OH)3沉淀，溶液的pH越大，溶液中Fe3 +就越小，根据几种离子形成氢氧化物沉淀的pH可知当溶液的pH是3.8时又开始形成Al(OH)3沉淀，使Fe(OH)3沉淀不纯；若pH过大，Al3+、Mg2+形成沉淀，使制得的铁红不纯；不能形成沉淀的离子有Na+、Al3+、Mg2+、SO42-，故滤液B可回收的物质有Na2SO4、Al2(SO4)3、MgSO4。

考点：考查以制备铁红为线索考查了离子方程式的配平及书写、反应条件的控制、化学实验方案的设计和化学实验基本操作的知识。