Question

铁及其化合物在生产和生活中有广泛的应用。

Ⅰ、高铁酸钠（Na₂FeO₄）是一种新型净水剂，工业上制备高铁酸钠的反应原理为：

Fe(OH)₃ + NaClO + NaOH →Na₂FeO₄ + X + H₂O(未配平), 则X的电子式为_______ ，反应中被氧化的物质是_________（写化学式）。

Ⅱ、铁红颜料跟某些油料混合，可以制成防锈油漆。工业制硫酸产生的硫酸渣中主要含Fe₂O₃、SiO₂、Al₂O₃、MgO等，用硫酸渣制备铁红（Fe₂O₃）的过程如下：

已知：

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

已知FeS₂是一种黄色难溶于水的固体。

（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，写出该反应的离子方程式_________________。

（3）为确保铁红的质量和纯度，氧化过程中加NaOH调节溶液pH的范围是____；如果加NaOH调节溶液pH=a，则滤液B中c（Fe³⁺）=____mol/L（25℃时，K_sp[Fe(OH)₃]=4×10^﹣38）

（4）以甲醚、空气、氢氧化钾溶液为原料，石墨为电极可以构成燃料电池。该电池负极的电极反应式为________________ 。

Answer

Fe（OH）3 Fe2O3 + 3H2SO4 == Fe2(SO4) 3 + 3H2O SiO2 FeS2 +14 Fe3 + + 8 H2O =15Fe2 + + 2 SO42- + 16 H+ 。 3.2≤PH＜3.8 4×10（4-3a） CH3OCH3+16OH--12e-=2CO32-+11H2O

【解析】Ⅰ、根据元素化合价变化配平书写化学方程式，铁元素化合价+3价变化为+6价，氯元素化合价+1价应变化为-1价，2Fe（OH）3+3NaClO+4NaOH=2Na2FeO4+3X+5H2O可知，反应前铁、氧、氢、钠、氯的原子个数分别是：2、13、10、7、3，反应后铁、氧、氢、钠、氯的原子个数分别是：2、13、10、4、0，所以每个X中含有1个钠离子和1个氯离子，X是氯化钠，其电子式为，反应中被氧化的物质是Fe(OH)3；

Ⅱ、硫酸渣中含Fe2O3、SiO2、Al2O3、MgO等，稀硫酸溶解主要除去不与酸反应的SiO2，加入FeS2将溶液中的Fe3+还原为Fe2+，再加氢氧化钠和空气，调节溶液的pH的范围是3.2～3.8主要是使三价铁沉淀，而二价镁，三价铝都不沉淀，最后洗涤、烘干、研磨使氢氧化铁分解生成氧化铁，从而得到铁红；
（1）氧化铁与硫酸反应生成硫酸铁和水，方程式为：Fe2O3+3H2SO4═Fe2（SO4） 3+3H2O；因二氧化硅不与硫酸反应，故“滤渣A”主要成份的化学式为SiO2；
（2）FeS2中S元素的化合价从-1价升高到+6价，2个S原子转移14个电子，Fe3+转移1个电子，则二者的计量数之比为1：14，根据S守恒可知SO42-前面的化学计量数为2，根据氧守恒可知H20前面化学计量数为8，根据H守恒可知H+前化学计量数为16，则反应的离子方程式为：FeS2+14Fe3++8H2O═15Fe2++2SO42-+16H+；
（3）根据几种离子沉淀的pH，使Fe3+沉淀完全的PH为3.2，其他离子开始沉淀PH为3.8，因此所选PH因介于3.2和3.8之间，如果加NaOH调节溶液的pH=a，c（OH-）=，25℃时，Ksp[Fe（OH）3]=4×10-38 ，则滤液B中的c（Fe3+）==4×10（4-3a）；

（4）该燃料电池中，负极上甲醚失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为CH3OCH3+16OH--12e-=2CO32-+11H2O。