Question

铁及其化合物在工农业生产、环境保护等领域中有着重要的作用。

（1）硫酸铁铵[NH₄Fe(SO₄)₂·12H₂O]广泛用于城镇生活饮用水、工业循环水的净化处理等。写出硫酸铁铵溶液中离子浓度的大小顺序                               。

（2）FeSO₄/KMnO₄工艺与单纯混凝剂[FeCl₃、Fe₂(SO₄)₃]相比，大大降低了污水处理后水的浑浊度，显著提高了对污水中有机物的去除率。二者的引入并未增加沉降后水中总铁和总锰浓度，反而使二者的浓度降低，原因是在此条件下(pH约为7)KMnO₄可将水中Fe²⁺、Mn²⁺氧化为固相的+3价铁和+4价锰的化合物，进而通过沉淀、过滤等工艺将铁、锰除去。已知：K_sp(Fe(OH)₃＝4.0×10^－38，则沉淀过滤后溶液中c(Fe^3＋)约为     mol·L^－1。写出生成+4价固体锰化合物的反应的离子方程式                   。

（3）新型纳米材料ZnFe₂O_x，可用于除去工业废气中的某些氧化物。制取新材料和除去废气的转化关系如图：

①用ZnFe₂O_x除去SO₂的过程中，氧化剂是              。

②用ZnFe₂O_x除去NO₂的过程中，若x＝3，则消除1 mol NO₂，需要ZnFe₂O_x的质量为              g。

③用ZnFe₂O₄制取ZnFe₂O_x的过程中，若x＝3.5，则ZnFe₂O₄与H₂反应的物质的量之比为             。

（4）工业上常采用如图所示电解装置，利用铁的化合物将气态废弃物中的硫化氢转化为可利用的硫。通电电解，然后通入H₂S时发生反应的离子方程式为：2[Fe(CN)₆]^3－＋2CO＋H₂S＝2[Fe(CN)₆]^4－＋2HCO＋S↓。电解时，阳极的电极反应式为                                        ；电解过程中阴极区溶液的pH        (填“变大”、“变小”或“不变”)。

Answer

（1）c(SO)＞c(NH)＞c(Fe3＋)＞c(H＋)＞c(OH－) （2）4.0×10－17

3Mn2＋＋2MnO＋2H2O＝ 5MnO2↓＋4H＋ （3）①SO2 ②450 ③2∶1

（4）[Fe(CN)6]4－－e－＝ [Fe(CN)6]3－ 变大

【解析】

试题分析：（1）硫酸铁铵[NH4Fe(SO4)2·12H2O]水解溶液显酸性，三价铁离子的水解已知了铵根离子的水解，，硫酸铁铵溶液中离子浓度的大小顺序为c(SO)＞c(NH)＞c(Fe3＋)＞c(H＋)＞c(OH－) ，故答案为：c(SO)＞c(NH)＞c(Fe3＋)＞c(H＋)＞c(OH－) ；

（2）沉淀过滤后溶液中c(Fe3＋)约为==4.0×10－17；KMnO4将Mn2+氧化为固相的+4价锰的化合物的离子方程式为3Mn2＋＋2MnO＋2H2O＝ 5MnO2↓＋4H＋，故答案为：4.0×10－17；3Mn2＋＋2MnO＋2H2O＝ 5MnO2↓＋4H＋；

（3）①根据图示，ZnFe2Ox除去SO2的过程中铁元素的化合价升高，氧化剂是SO2，故答案为：SO2；

②ZnFe2O3中铁的化合价由+2价变成+3价，NO2中N的化合价由+4价变成0价，根据得失电子守恒，需要ZnFe2O3的物质的量为=2mol，质量为2mol×225g/mol=450g，故答案为：450；

③ZnFe2O4反应后铁的化合价变成+2.5，设ZnFe2O4的物质的量为x，H2的物质的量为y，根据得失电子守恒，有[+3-(+2.5)]×2x=2y，=，故答案为：；

（4）电解时，阳极发生氧化反应，电极反应式为[Fe(CN)6]4－－e－＝ [Fe(CN)6]3－，电解时阴极反应式为2HCO3-+2 e-═H2↑+2CO32-，由于CO32-的水解程度大于HCO3-，所以碱性增强，则pH变大，故答案为：[Fe(CN)6]4--e-═[Fe(CN)6]3-；变大。

考点：考查了氧化还原反应计算及电解原理的相关知识。