Question

钢铁等铁制品是应用最广泛的金属材料，铁元素的单质及其化合物在元素化合物世界始终扮演着重要角色。

Ⅰ.打磨过的细铁丝可在纯氧中剧烈燃烧，最终生成黑色固体，其化学式为______________；铁粉与水蒸气在高温下也可生成该黑色固体，反应的化学方程式为________________________________________________________________________。

Ⅱ.某校探究性学习小组用已部分生锈的废铁屑制作印刷电路板的腐蚀剂，并回收铜。探究过程如图9­4所示。

图9­4

请回答下列问题：

(1)步骤①中先加入热的Na₂CO₃溶液除油污，操作甲的名称是________________。

(2)步骤②中，除发生反应Fe＋2HCl===FeCl₂＋H₂↑外，其他可能反应的离子方程式为________________________________。

(3)溶液C的颜色是__________，溶液D中可能含有的金属阳离子有____________________。

(4)若溶液B中只含有Fe^2＋而不含Fe^3＋，可证明该事实的实验方法是__________。

①先加氯水，后加KSCN溶液后显红色；

②先加KSCN溶液，不显红色，再加氯水后显红色；

③滴加NaOH溶液，先产生白色沉淀，迅速变为灰绿色，最后呈红褐色；

④只滴加KSCN溶液不显红色。

A．①②  B．②③

C．③④  D．①④

(5)步骤⑤产生金属铜的化学方程式为________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

Ⅲ.金属的腐蚀所导致的钢铁损耗占钢铁年产量的1/4还多。在钢铁的吸氧腐蚀过程中，正极反应式为________________________________________________________________________，

若此过程中共生成了8 g Fe₂O₃，则转移的电子的物质的量为______________。

Answer 1

Ⅰ.Fe₃O₄　3Fe＋4H₂O(g)Fe₃O₄＋4H₂

Ⅱ.(1)过滤

(2)Fe₂O₃＋6H^＋===2Fe^3＋＋3H₂O、

Fe＋2Fe^3＋===3Fe^2＋

(3)棕黄色　 Fe^2＋、Cu^2＋、Fe^3＋　

(4)B　(5)CuCl₂Cu＋Cl₂↑

Ⅲ.O₂＋4e^－＋2H₂O===4OH^－　0.3 mol

[解析] Ⅰ.铁丝在氧气中燃烧生成Fe₃O₄，铁粉与水蒸气的反应方程式为3Fe＋4H₂O(g)Fe₃O₄＋4H₂。

Ⅱ.(1)用热的Na₂CO₃溶液除去废铁屑上的油污后，将两者分离的方法是过滤。

(2)由于铁锈的主要成分是Fe₂O₃，还发生反应的离子方程式可能有：Fe₂O₃＋6H^＋===2Fe^3＋＋3H₂O、 Fe＋2Fe^3＋===3Fe^2＋。

(3)由B→C发生的反应为2FeCl₂＋Cl₂===2FeCl₃，FeCl₃溶液呈棕黄色。向FeCl₃溶液中加入印刷电路铜板，发生的反应为2FeCl₃＋Cu===2FeCl₂＋CuCl₂，若Cu不足量，则溶液D中可能含有的金属阳离子有Fe^2＋、Cu^2＋、Fe^3＋；若Cu足量，则溶液D中可能含有的金属阳离子有Fe^2＋、Cu^2＋，所以溶液D中可能含有的金属阳离子有Fe^2＋、Cu^2＋、Fe^3＋。

(4)①不能排除Fe^3＋的干扰；②先加KSCN溶液不显红色，排除了Fe^3＋的干扰，再加氯水后显红色，证明一定含有Fe^2＋；③滴加NaOH溶液，先产生白色沉淀，迅速变为灰绿色，最后呈红褐色，证明一定含有Fe^2＋；④只滴加KSCN溶液不显红色，证明一定不含有Fe^3＋，但无法证明是否含有Fe^2＋，故选B项。

(5)由“D→E＋氯气＋铜”知，操作乙是电解过程，反应产生金属铜的化学方程式：CuCl₂Cu＋Cl₂↑。

Ⅲ.钢铁的吸氧腐蚀中，铁作负极，发生氧化反应，而O₂在正极上发生反应：O₂＋4e^－＋2H₂O===4OH^－。在Fe→Fe₂O₃的过程中，铁由0价升高为＋3价，所以生成8 g Fe₂O₃转移电子的物质的量为×2×3＝0.3 mol。