Question

铁是一种过渡元素，金属铁是最常用的金属。请回答下列各题：

（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能溶于过量盐酸，该反应的离子方程式为                   。

（2）在Fe²⁺或Fe³⁺的催化作用下，可实现2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄的转化。已知含SO₂的废气通入含Fe²⁺的溶液时，其中一个反应的离子方程式为2Fe³⁺ + SO₂ + 2H₂O = 2Fe²⁺ + SO₄^2- + 4H⁺，则另一反应的离子方程式为                         。

（3）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)制绿矾。利用烧渣制绿矾的过程如下：

①烧渣溶于稀H₂SO₄过程中，先是固体大部分被溶解，接着有单质硫生成，写出该反应的离子方程式(只写生成S的离子方程式，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取1.6g所得晶体样品配成溶液，滴入         mL 0.1000 mol/L 的酸性高锰酸钾液刚好完全反应，经计算可得样品中含47.5%的硫酸亚铁。

（4）已知Fe(OH)₃的溶度积常数K_sp＝1.1×10^-36。室温时在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1.0×10^-5 mol•L^-1时可以认为该离子沉淀完全了)

Answer

（1）Fe3C + 3O2Fe3O4 + CO2；Fe3O4 + 8H+ = Fe2+ + 2Fe3+ + 4H2O；

（2）4Fe2+ + O2+ 4H+ = 4Fe3+ + 2H2O（3）①2Fe3+ + H2S = 2Fe2+ + S↓ + 2H+

②使Fe3+完全转化为Fe2+，以制备纯净的绿矾晶体③10.70

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

【解析】

试题分析：（1）Fe3C在足量的空气中高温煅烧生成四氧化三铁和二氧化碳，反应为Fe3C+3O2Fe3O4+CO2；磁性固体能溶于过量稀硝酸发生氧化还原反应生成硝酸铁、NO和水，离子反应为3Fe3O4+28H++NO3-=9Fe3++NO↑+14H2O，故答案为：Fe3C+3O2Fe3O4+CO2；3Fe3O4+28H++NO3-=9Fe3++NO↑+14H2O；

（2）由总反应(2SO2+O2+2H2O=2H2SO4)减去4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O可得到离子反应为2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+，故答案为：2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+；

（3）①Fe2O3可以和稀硫酸之间反应生成硫酸铁，FeS可以和稀硫酸之间反应生成硫化氢，铁离子具有氧化性，硫化氢具有还原性，二者之间会发生化学反应：2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+，会产生硫单质，故答案为：2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+；

②向溶液硫酸铁中加入足量铁屑，金属铁可以和铁离子之间反应生成亚铁离子，以制备纯净的绿矾晶体，故答案为：使Fe3+完全转化为Fe2+，以制备纯净的绿矾晶体；

③设酸性高锰酸钾溶液的体积为x，高锰酸根将亚铁离子氧化为铁离子的方程式为5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O，根据方程式有：=，解得x=0.0107L=10.70mL，故答案为：10.70；

（4）溶液pH为3时，溶液中c(H+)=10-3，则c(OH-)=10-11 ，Ksp=1.1×10-36=[c(OH-)]3×c(Fe3+)，c(Fe3+)=1.1×10-36/10-33=1.1×10-3(mol/L)＞10-5 mol•L-1，故答案为：c(Fe3+)=1.1×10-3(mol/L)＞10-5 mol•L-1故Fe3+没有沉淀完全。

考点：考查了铁盐和亚铁盐的相互转变的相关知识。