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    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。

    (―)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400℃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Al2O3、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℃时，Ksp[Cu（OH）2] =2.010-20，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：Fe＋NH3FexNy＋H2 (未配平）,若整个过程中消耗氨气34.0g，消耗赤铁矿石2 kg，设整个过程中无损耗，则FexNy磁粉的化学式为             。

     

    【答案】

     

    （1）提供还原剂Fe2+

    （2）2H＋＋2e－=H2↑(或2H2O－2e－=H2＋2OH－)；Fe(OH)3

    （3）将溶液中的Fe2+氧化为Fe3+；使溶液中的Fe3+完全沉淀，而其他金属离子不沉淀；5.0×10-9

    （4）取少量最后一次洗涤液于试管中，滴加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）Fe8N

    【解析】

    试题分析：（1）根据题意，Cr2O72－和CrO42－被还原为Cr3+，因此需要还原剂，而Fe作电极电解时产生的Fe2+具有还原性，Fe2+被氧化为Fe3+。

    （2）电解时，阴极H+放电产生H2，剩余OH-，溶液显碱性。溶液中的金属离子除了Cr3+，还有Fe3+，因此还会生成Fe(OH)3。

    （3）根据流程图，沉淀只有Fe(OH)3，为使铁离子完全沉淀，需将Fe2+转化为Fe3+，加双氧水是为了将Fe2+氧化为Fe3+。根据金属离子沉淀时的pH，可知控制pH=3.4，是为了使铁完全沉淀，而其他离子不沉淀，得到纯净的铁的化合物。反应平衡常数，代入数据可得K=5.0×10-9。

    （4）流程中第一步用硫酸溶解固体，故检验沉淀是否洗净，可检验沉淀中是否含有SO42-。

    （5）2kg矿石中的含铁量为：，氨气的物质的量为，即反应中n(Fe):n(NH3)=8:1，因此反应的化学方程式为16Fe＋2NH32Fe8N＋3H2。

    考点：考查氧化还原反应，沉淀溶解平衡，电解池，化学计算等。

     

    练习册系列答案
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    科目：高中化学 来源： 题型：阅读理解

    （2013?泰安三模）铁是地壳中含量第二的金属元素，其单质、合金化合物在生产生活中的应用广泛．
    （一）工业废水中有一定量的Cr2
    O
    2-
    7
    和Cr
    O
    2-
    4
    ，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Cr2
    O
    2-
    7
    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
    提供还原剂Fe2+
    提供还原剂Fe2+
    ．
    （2）阴极附近溶液pH升高的原因是
    2H+-2e-═H2↑
    2H+-2e-═H2↑
    （用电极反应式解释）；溶液中同时生成的沉淀还有
    Fe（OH）3
    Fe（OH）3
    ．
    （二）氮化铁磁粉是一种磁记录材料，利用氨气在400℃以上分解得到的氮原子渗透到高纯铁粉中可制备氮化铁．制备高纯铁涉及的主要生产流程如图所示：

    已知：①某赤铁矿石含60.0%Fe2O3、3.6%FeO，还含有Al2O3、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：
    沉淀物 Al（OH）3 Fe（OH）3 Fe（OH）2 Cu（OH）2
    pH 5.2 3.2 9.7 6.7
    （3）步骤②中加双氧水的目的是
    将Fe2+氧化为Fe3+
    将Fe2+氧化为Fe3+
    ，pH控制在3.4的作用是
    铁离子完全转化为沉淀，而其他离子不沉淀
    铁离子完全转化为沉淀，而其他离子不沉淀
    ；已知25℃时，Ksp[Cu(OH)2]=2.0×10-20，该温度下反应：Cu2++2H2O?Cu（OH）2+2H+的平衡常数K=
    5.0×10-9
    5.0×10-9
    ．
    （4）如何判断步骤③中沉淀是否洗涤干净？
    取少量最后一次的洗涤液于试管中，滴加氯化钡溶液，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
    取少量最后一次的洗涤液于试管中，滴加氯化钡溶液，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
    ．

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    科目：高中化学 来源： 题型：

    地壳中含量居第二位的非金属元素是（　　）
    A、铁B、铝C、氧D、硅

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    科目：高中化学 来源：2012-2013学年山东省泰安市高三第三轮复习质量检测理综化学试卷（解析版） 题型：简答题

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

    （一）工业废水中有一定量的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400℃以上分解得到的氮原子渗透到高纯铁粉中可制备氮化铁。制备高纯铁涉及的主要生产流程如下：

    已知：①某赤铁矿石含60.0Fe2O3、3.6% FeO，还含有Al2O3、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：

    （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℃时，Ksp[Cu(OH) 2] =2.0×10-20，该温度下反应：Cu2++2H2O Cu(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？_____________________________________。

     

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