Question

15．铝、铁及其化合物在工业生产中有着重要的应用．
（1）0.1mol•L^-1的硫酸亚铁铵[（NH₄）₂Fe（SO₄）₂]溶液中离子浓度由大到小的顺序为c（SO₄^2-）＞c（NH₄⁺）＞c（Fe²⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）．
（2）某新型离子交换剂的组成为Mg_aAl_b（OH）_cCl_d•xH₂O，其中a，b，c，d的定量关系式为2a+2b=c+2d-b．
（3）将Fe₃O₄投入滴有淀粉度液的HI溶液中，溶液变蓝色，反应的离子方程式为Fe₃O₄+8H⁺+2I^-=3Fe²⁺+I₂+4H₂O．
（4）在NaOH浓溶液中用电化学方法来制备Na₂FeO₄的原理如图1所示，则阳极的电极反应式为Fe-6e^-+OH^-=FeO₄^2-+4H₂O，阴极上观察到的现象是有无色气体生成．
（5）图2是绿矾（FeSO₄•7H₂O）受热分解所得固体产物的质量随温度变化的曲线，A处所得物质的化学式为FeSO₄，A到B过程中发生反应的化学方程式为2FeSO₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₂O₃+SO₂↑+SO₃↑．

Answer 1

分析 （1）硫酸亚铁铵[（NH₄）₂Fe（SO₄）₂]溶液中，铵根离子水解显酸性，亚铁离子水解液显酸性，所以相互抑制，氮铵根离子浓度大于亚铁离子；
（2）化合物中正负化合价的代数和为0；
（3）将Fe₃O₄投入滴有淀粉度液的HI溶液中，溶液变蓝色，四氧化三铁溶于酸生成亚铁盐和铁盐，铁离子具有氧化性能氧化碘离子生成碘单质，遇到淀粉变蓝；
（4）装置图可知Fe做阳极，铁失电子在碱溶液中生成高铁酸根离子，Ni做阴极，溶液中氢离子得到电子发生还原反应；
（5）5.56g绿矾相物质的量=$\frac{5.56g}{278g/mol}$=0.02mol，含有0.14mol结晶水质量=0.14mol×18g/mol=2.52g，当温度为t₁时，晶体共失重5.56-3.04=2.52g，正好全部是结晶水的质量，由此可知温度为t₁时绿矾完全失水得到FeSO₄，B点固体的质量1.60g，加热过程中铁元素不会损失，化合物B中氧元素的质量为：1.60-0.02×56=0.48g，相当于0.03mol，因此可得固体B的化学式为Fe₂O₃，硫酸亚铁分解生成氧化铁、二氧化硫、三氧化硫；

解答 解：（1）硫酸亚铁铵[（NH₄）₂Fe（SO₄）₂]溶液中，铵根离子水解显酸性，亚铁离子水解液显酸性，所以相互抑制，氮铵根离子浓度大于亚铁离子，溶液中离子浓度大小为：c（SO₄^2-）＞c（NH₄⁺）＞c（Fe²⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）；
故答案为：c（SO₄^2-）＞c（NH₄⁺）＞c（Fe²⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）；
（2）Mg_aAl_b（OH）_c（CO₃）_d•xH₂O中，正负化合价的代数和为0，则（+2）×a+（+3）×b+（-1）×c+（-2）×d=0，解得2a+3b=c+2d，2a+2b=c+2d-b；
故答案为：c+2d-b；
（3）四氧化三铁溶于酸生成亚铁盐和铁盐，铁离子具有氧化性能氧化碘离子生成碘单质，遇到淀粉变蓝，反应的离子方程式为：Fe₃O₄+8H⁺+2I^-=3Fe²⁺+I₂+4H₂O；
故答案为：Fe₃O₄+8H⁺+2I^-=3Fe²⁺+I₂+4H₂O；
（4）装置图可知Fe做阳极，铁失电子在碱溶液中生成高铁酸根离子，电极反应为：Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O，Ni做阴极，溶液中氢离子得到电子发生还原反应，电极反应为：2H₂O+2e^-=H₂+2OH^-，有无色气体生成；
故答案为：Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O，有无色气体生成；
（5）5.56g绿矾相物质的量=$\frac{5.56g}{278g/mol}$=0.02mol，含有0.14mol结晶水质量=0.14mol×18g/mol=2.52g，当温度为t₁时，晶体共失重5.56-3.04=2.52g，正好全部是结晶水的质量，由此可知温度为t₁时绿矾完全失水得到FeSO₄，B点固体的质量1.60g，加热过程中铁元素不会损失，化合物B中氧元素的质量为：1.60-0.02×56=0.48g，相当于0.03mol，因此可得固体B的化学式为Fe₂O₃，所以A到B发生化学反应的方程式应为：2FeSO₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₂O₃+SO₂↑+SO₃↑；
故答案为：FeSO₄，2FeSO₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₂O₃+SO₂↑+SO₃↑；

点评 本题考查了电解质溶液中离子浓度大小，氧化还原反应离子方程式书写，电解池原理的应用，图象分析计算方法的理解应用，掌握基础是关键，题目难度中等．