Question

7．铁及其化合物与生产、生活关系密切．

（1）如图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图．
①该电化腐蚀的类型为吸氧腐蚀．
②图中A、B、C三点附近的区域内，腐蚀最严重的是B（填字母）．
（2）已知Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺在溶液中沉淀的pH如下表：

阳离子	Fe3+	Fe2+	Cu2+
开始沉淀时的pH	1.9	7.0	4.7
沉淀完全时的pH	3.2	9.0	6.7

印刷电路铜板腐蚀剂常用FeCl₃，腐蚀铜板后的混合溶液中，若Cu²⁺、Fe³⁺和Fe²⁺的浓度均为0.10mol．L^-1，请参照上表给出的数据和提供的药品，简述除去CuCl₂溶液中Fe³⁺和Fe²⁺的实验步骤：①通入足量氯气；②加入CuO调节溶液的pH至3.2-4.7；③过滤．（提供的药品：Cl₂、浓H₂S0₄、NaOH溶液、CuO、Cu）
（3）用废铁皮制取铁红（Fe₂O₃）的部分流程示意图如图2：
①向Fe（NO₃）₂溶液中加入稀盐酸，溶液颜色由浅绿色变为棕黄色，该反应的原理为3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-=3Fe²⁺+NO↑+2H₂O（用离子方程式表示）．
②步骤Ⅱ中发生反应：4Fe（NO₃）₂+O₂+（2n+4）H₂O═2Fe₂O₃•nH₂O+8HNO₃，反应产生的HNO₃又将废铁皮中的铁转化为Fe（NO₃）₂，结合流程写出该反应的化学方程式为4Fe+10HNO₃═4Fe（NO₃）₂+NH₄NO₃+3H₂O．
（4）某铁质容器材料为碳素钢，可盛装冷浓硫酸．取5.60g该材料放人15.0mL浓硫酸中加热，充分反应后得到溶液X并收集到气体Y．
①甲组通过实验确定了X中含有Fe³⁺，为检验X中是否还含有Fe²⁺，可另取X溶液加入BD（填序号）．
A．KSCN溶液和氯水    B．K₃[Fe（CN）₆]溶液
C．NaOH溶液         D．酸性KMnO₄溶液
②为分析气体Y中的成分，乙组将560mL（标准状况）气体Y通入足量溴水，然后向该溶液中加入足量BaCl₂溶液，过滤、洗涤、干燥后，称得沉淀质量为2.33g．则气体Y通入足量溴水反应的离子方程式为SO₂+Br₂+2H₂O=4H⁺+2Br^-+SO₄^2-，参加该反应的气体在Y中的体积分数为40%．

Answer 1

分析 （1）①弱酸性或中性条件下钢铁发生吸氧腐蚀，强酸性条件下钢铁发生析氢腐蚀；
②含有氧气和水时钢铁极易被腐蚀；
（2）印刷电路铜板腐蚀剂常用FeCl₃，腐蚀铜板后的混合溶液中，若Cu²⁺、Fe³⁺和Fe²⁺的浓度均为0.10mol．L^-1，除去CuCl₂溶液中Fe³⁺和Fe²⁺，根据生成沉淀需要pH知，应该先将亚铁离子转化为铁离子，再提高溶液pH除去铁离子，且不能产生氢氧化铜沉淀；
（3）废铁片中加入稀硝酸，温度低于60℃，硝酸将铁氧化为亚铁离子，然后采用过滤方法分离，步骤Ⅱ中转化为Fe₂O₃•nH₂O，最后得到铁红；
①酸性条件下，亚铁离子被硝酸根离子氧化生成铁离子；
②产生的HNO₃又将废铁皮中的铁转化为Fe（NO₃）₂，则Fe与硝酸反应生成硝酸亚铁、硝酸铵和水；
（4）①亚铁离子能与铁氰化钾溶液反应生成蓝色沉淀，能被酸性高锰酸钾溶液氧化而使酸性高锰酸钾溶液褪色；
②二氧化硫具有还原性，在水溶液中能被溴氧化生成硫酸，硫酸和氯化钡反应生成硫酸钡沉淀，根据S原子守恒计算n（SO₂），从而计算其体积分数．

解答 解：（1）①海水溶液呈中性，则钢铁发生吸氧腐蚀，故答案为：吸氧；
②钢铁接触空气、水时腐蚀生成亚铁，与空气接触部分最终生成铁锈，只有B符合，故答案为：B；
（2）印刷电路铜板腐蚀剂常用FeCl₃，腐蚀铜板后的混合溶液中，若Cu²⁺、Fe³⁺和Fe²⁺的浓度均为0.10mol．L^-1，除去CuCl₂溶液中Fe³⁺和Fe²⁺，根据生成沉淀需要pH知，应该先将亚铁离子转化为铁离子，再提高溶液pH除去铁离子，且不能产生氢氧化铜沉淀，除杂时不能引进杂质，所以先用氯气氧化亚铁离子，后加入CuO提高溶液pH值，所以①为通入足量氯气、②为加入CuO调节溶液的pH至3.2-4.7，
故答案为：通入足量氯气；加入CuO调节溶液的pH至3.2-4.7；
（3）废铁片中加入稀硝酸，温度低于60℃，硝酸将铁氧化为亚铁离子，然后采用过滤方法分离，步骤Ⅱ中转化为Fe₂O₃•nH₂O，最后得到铁红；
①酸性条件下，亚铁离子被硝酸根离子氧化生成铁离子，离子反应方程式为3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-=3Fe²⁺+NO↑+2H₂O，故答案为：3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-=3Fe²⁺+NO↑+2H₂O；
②应产生的HNO₃又将废铁皮中的铁转化为Fe（NO₃）₂，则Fe与硝酸反应生成硝酸亚铁、硝酸铵和水，该反应为4Fe+10HNO₃═4Fe（NO₃）₂+NH₄NO₃+3H₂O，
故答案为：4Fe+10HNO₃═4Fe（NO₃）₂+NH₄NO₃+3H₂O；
（4）①亚铁离子能与铁氰化钾溶液反应生成蓝色沉淀，能被酸性高锰酸钾溶液氧化而使酸性高锰酸钾溶液褪色，所以可以用铁氰化钾、酸性高锰酸钾溶液检验亚铁离子，故选BD；
②二氧化硫具有还原性，在水溶液中能被溴氧化生成硫酸，离子反应方程式为SO₂+Br₂+2H₂O=4H⁺+2Br^-+SO₄^2-，硫酸和氯化钡反应生成硫酸钡沉淀，n（BaSO₄）=$\frac{2.33g}{233g/mol}$=0.01mol，根据S原子守恒得n（SO₂）=n（BaSO₄）=0.01mol，V（SO₂）=0.01mol×22.4L/mol=224mL，二氧化硫体积分数=$\frac{224mL}{560mL}×100%$=40%，
故答案为：SO₂+Br₂+2H₂O=4H⁺+2Br^-+SO₄^2-；40%．

点评 本题考查物质分离和提纯、物质制备、金属腐蚀与防护等知识点，明确物质性质、反应原理是解本题关键，注意除杂时要除去杂质且不能引进新的杂质，知道亚铁离子、铁离子检验方法及其现象，题目难度不大．