Question

(14分)铁是地壳中含量第二的金属元素,其单质、合金及化合物在生产生活中的应用广泛。

（一）工业废水中含有一定量的Cr2O72－和CrO42－，它们会对人类及生态系统产生很大的危害，必须进行处理。常用的处理方法是电解法,该法用Fe作电极电解含Cr2O72－的酸性废水，随着电解的进行，阴极附近溶 液pH升高，产生Cr(OH)3沉淀。

（1）用Fe作电极的目的是 。

（2）阴极附近溶液pH升高的原因是 (用电极反应式解释）溶液中同时生成的沉淀还有 。

（二）氮化铁磁粉是一种磁记录材料，利用氨气在4000C以上分解得到的氮原子渗透到高纯铁粉中可制备氮化铁。制备高纯铁粉涉及的主要生产流程如下：

 

已知:①某赤铁矿石含60.0% Fe2O3、3.6% FeO,还含有A12O3、MnO2、CuO等。

②部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH如下：

（3）步骤②中加双氧水的目的是 ，pH控制在3. 4的作用是 。已知25°C时，，该温度下反应：Cu2＋＋2H2OCu(OH)2＋2H＋的平衡常数K= 。

（4）如何判断步骤③中沉淀是否洗涤干净？

（5）制备氮化铁磁粉的反应：（未配平），若整个过程中消耗氨气34.0 g，消耗赤铁矿石2 kg，设整个过程中无损耗，则氮化铁磁粉的化学式为 。

Answer 1

（1）提供还原剂Fe2+ (2分）（2）2H+ + 2e-＝H2↑（或2H2O+2e- = H2↑+ 2OH-)(1分）

Fe(OH)3(1分） （3）将溶液中的Fe2+氧化为Fe3+（2分）；使溶液中的Fe3+完全沉淀，而其他金属离子不沉淀（2分） 5.0×10-9（2分）（4）取少量最后一次洗涤液于试管中，加入BaCl2溶液，若有白色沉淀生成，则表明沉淀没有洗净；若无沉淀生成，则表明已洗净（2分） （5）Fe8N （2分）

【解析】

试题分析：（1）用Fe作电极，与电源的正极相连作阳极，铁失去电子转化为亚铁离子。亚铁离子具有还原性能把溶液中的重铬酸根还原到铬离子，因此目的是提供还原剂Fe2+ 。

（2）电解池的阴极得到电子，则溶液中的氢离子得到电子转化为氢气，方程式为2H+ + 2e-＝H2↑。氢离子浓度降低，所以氢氧根离子浓度增大。随着电解的进行溶液中的氢氧根离子浓度逐渐增大，与溶液中的铬离子以及铁离子结合生成氢氧化铬和氢氧化铁沉淀，所以液中同时生成的沉淀还有Fe(OH)3。

（3）滤液a中含有亚铁离子，而亚铁离子沉淀的时pH值较大，需要将其氧化为铁离子。双氧水具有强氧化性，因此步骤②中加双氧水的目的是将溶液中的Fe2+氧化为Fe3+；根据表中数据可知pH大于3.2时氢氧化铁就已完全沉淀，所以pH控制在3. 4的作用是使溶液中的Fe3+完全沉淀，而其他金属离子不沉淀。已知反应Cu2＋＋2H2OCu(OH)2＋2H＋，则其平衡常数

K＝。

（4）沉淀表面有吸附的硫酸根离子，则可以通过检验硫酸根离子检验步骤③中沉淀是否洗涤干净，即取少量最后一次洗涤液于试管中，加入BaCl2溶液，若有白色沉淀生成，则表明沉淀没有洗净；若无沉淀生成，则表明已洗净。

（5）根据铁原子守恒可知2kg赤铁矿可以得到铁的物质的量是。氨气的物质的量是34g÷17g/mol＝2mol，则根据原子守恒可知氮化铁磁粉中铁与氮原子的个数之比是16：2＝8：1，则其化学式为Fe8N。

考点：考查