Question

10．铁及其化合物有着广泛用途．
（1）将饱和三氯化铁溶液滴加至沸水中可制取氢氧化铁胶体，写出制取氢氧化铁胶体的化学方程式FeCl₃+3H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe（OH）₃（胶体）+3HCl．
（2）含有Cr₂O₇^2-的废水有毒，对人畜造成极大的危害，可加入一定量的硫酸亚铁和硫酸使Cr₂O₇^2-转化为Cr³⁺，该反应的离子方程式为Cr₂O₇^2-+6 Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O．然后再加入碱调节溶液的pH在6-8 之间，使Fe³⁺和Cr³⁺转化为Fe（OH）₃、Cr（OH）₃沉淀而除去．
（3）铁镍蓄电池又称爱迪生蓄电池，放电时的总反应为Fe+Ni₂O₃+3H₂O═Fe（OH）₂+2Ni（OH）₂，充电时阳极附近的pH降低（填：降低、升高或不变），放电时负极的电极反应式为Fe-2e^-+2OH^-=Fe（OH）₂．
（4）氧化铁是重要的工业原料，用废铁屑制备氧化铁流程如下：

①铁屑溶于稀硫酸温度控制在50～80⁰C的主要目的是加快反应速率、增大FeSO₄的溶解度．
②写出在空气中煅烧FeCO₃的化学方程式为4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂．
③FeCO₃沉淀表面会吸附S0₄^2-，需要洗涤除去．
洗涤FeCO₃沉淀的方法是向漏斗中加蒸馏水至浸没沉淀，使水自然流下，重复操作2至3次．判断沉淀是否洗净的方法是取最后一次洗涤液少许于试管中，先加盐酸酸化，再滴加BaCl₂溶液，若无沉淀生成则表明沉淀已洗净，反之表明没有洗净．

Answer 1

分析 （1）三氯化铁浓溶液滴入沸水中，生成氢氧化铁胶体和盐酸；
（2）二价铁离子有还原性，Cr₂O₇^2-有强氧化性，二者能发生氧化还原反应，根据电子得失配平；
（3）充电时阳极失电子发生氧化反应，电极反应式为：2Ni（OH）₂+2OH^--2e^-=Ni₂O₃+3H₂O，所以阳极附近溶液的pH降低，电池放电时，负极反应为Fe+20H^-一2e^-═Fe（OH）₂ ，正极上得电子发生还原反应，电极反应式为Ni₂O₃+3H₂O+2e^-=2Ni（OH）₂+2OH^-；
（4）碳酸钠溶液为碱性溶液，能够除去油污，实验步骤①的目的是洗油污，铁屑溶于稀硫酸温度控制在50～80⁰C，加快反应速率、增大FeSO₄的溶解度，由工艺流程可知，操作I是将固体与液体分离，应采取过量的方法，加入稍过量的碳酸氢铵，滤液中含Fe²⁺，与碳酸氢铵反应Fe²⁺+2HCO₃^-=FeCO₃↓+CO₂↑+H₂O，生成碳酸亚铁沉淀，操作II为洗涤，然后干燥、灼烧得到氧化铁．
①反应温度越高，反应速率越快，FeSO₄溶解度随温度升高而增大；
②FeCO₃与氧气反应生成三氧化二铁和二氧化碳；
③FeCO₃沉淀会附着其它离子，需要进行洗涤，减少杂质，在漏斗中加入适量蒸馏水，浸没过沉淀，让蒸馏水自然流下，重复数次，沉淀未洗净，FeCO₃沉淀表面会吸附S0₄^2-，用鉴别硫酸根离子的方法判断是否洗净．

解答 解：（1）加热烧杯中的水至沸腾，向沸水滴加几滴饱和氯化铁溶液，继续煮沸至溶液呈红褐色，即停止加热，制得氢氧化铁胶体，反应为：FeCl₃+3H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe（OH）₃（胶体）+3HCl，
故答案为：FeCl₃+3H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe（OH）₃（胶体）+3HCl；
（2）二价铁离子有还原性，Cr₂O₇^2-有强氧化性，二者能发生氧化还原反应，二价铁离子被氧化成三价铁离子，Cr₂O₇^2-被还原为Cr³⁺，反应方程式为：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，
故答案为：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O；                              
（3）铁镍蓄电池放电时Fe作负极，发生氧化反应，失电子生成Fe²⁺，最终生成Fe（OH）₂，负极电极反应为Fe+20H^-一2e^-═Fe（OH）₂，Ni₂O₃作正极，发生还原反应，最终生成Ni（OH）₂，所以正极反应为Ni₂O₃+3H₂O+2e^-=2Ni（OH）₂+2OH^-，则充电时，阳极发生2Ni（OH）₂+2OH^--2e^-=Ni₂O₃+3H₂O，阳极附近的pH降低，
故答案为：降低；Fe-2e^-+2OH^-=Fe（OH）₂；
（4）①反应温度越高，反应速率越快，绝大多数固体溶解度随温度升高而增大，铁屑溶于稀硫酸温度控制在50～80⁰C，可加快反应速率、增大FeSO₄的溶解度，
故答案为：加快反应速率、增大FeSO₄的溶解度；
②在空气中煅烧FeCO₃，FeCO₃与氧气反应生成三氧化二铁和二氧化碳，反应为：4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂，
故答案为：4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂；
③FeCO₃沉淀会附着其它离子，需要进行洗涤，减少杂质，具体操作为：向漏斗中加蒸馏水至浸没沉淀，使水自然流下，重复操作2至3次，FeCO₃沉淀表面会吸附S0₄^2-，用鉴别硫酸根离子的方法判断是否洗净：取最后一次洗涤液少许于试管中，先加盐酸酸化，再滴加BaCl₂溶液，若无沉淀生成则表明沉淀已洗净，反之表明没有洗净，
故答案为：向漏斗中加蒸馏水至浸没沉淀，使水自然流下，重复操作2至3次；取最后一次洗涤液少许于试管中，先加盐酸酸化，再滴加BaCl₂溶液，若无沉淀生成则表明沉淀已洗净，反之表明没有洗净．

点评 本题考查元素化合物性质、化学工艺流程、基本操作与方案设计、常用化学用语等，关键是熟练综合应用相关元素化合物知识，要求学生要有扎实的实验基础知识和灵活应用信息解决问题的能力，题目难度中等．