Question

3．铁及其化合物有重要用途，如聚合硫酸铁[Fe₂（0H）_n（S0₄）_3-n/2]_m是一种新型高效的水处理混凝剂，而高铁酸钾（其中铁的化合价为+6）是一种重要的杀菌消毒剂，某课题小组设计如下方案制备上述两种产品：

请回答下列问题：
（1）若A为H₂0（g），可以得到Fe₃0₄，写出其转化的化学方程式：3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂．
（2）若C为KNO₃和KOH的混合物，写出其与Fe₂O₃加热共融制得高铁酸钾的化学方程式 并配平：
1Fe₂O₃+3KNO₃+4KOH-2K₂FeO₄+3KNO₂+2H₂O
（3）为测定溶液Ⅰ中铁元素的总含量，实验操作：准确量取20.00mL溶液Ⅰ于带塞锥形瓶中，加入足量H₂0₂，调节pH＜3，加热除去过量H₂0₂；加入过量KI充分反应后，再用 O.1OOOmol．L^-1 Na₂S₂O₃标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液20.00mL．
已知：2Fe³⁺+2I^-═2Fe²⁺+I₂   I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-
①写出滴定选用的指示剂淀粉溶液，滴定终点观察到的现象当加入最后一滴硫代硫酸钠溶液时，蓝色消失且半分钟不变色．
②溶液Ⅰ中铁元素的总含量为5.6g．L^-1．若滴定前溶液中H₂0₂没有除尽，所测定的铁元素的含量将会偏高 （填“偏高”“偏低”“不变”）．
（4）将3.48gFe₃O₄完全溶解在100mL 1mol•L^-1H₂SO₄溶液中，然后加入K₂Cr₂O₇溶液25mL，恰好使溶液中的Fe²⁺全部反应，Cr₂O₇^2-转化为Cr³⁺．则K₂Cr₂O₇溶液的物质的量浓度为0.033mol/L．

Answer 1

分析 （1）Fe与水蒸气反应生成四氧化三铁与氢气；
（2）Fe元素化合价由+3价升高为+6价，共升高3价，N元素化合价由+5价降低为+3价，共降低2价，化合价升降最小公倍数为6，则Fe₂O₃的系数为1、KNO₃的系数为3，根据原子守恒配平，可知缺项物质为水；
（3）①碘单质遇到淀粉显示蓝色，可选淀粉为指示剂；当碘单质完全反应后溶液由蓝色变为无色；
②根据反应：2Fe³⁺+2I^-═2Fe²⁺+I₂、I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-，可得关系式Fe³⁺～S₂O₃^2-，然后根据关系式计算出铁离子的物质的量，再计算铁元素的总含量；
双氧水可以将I^-氧化为I₂，导致消耗S₂O₃^2-的偏多；
（4）根据电子转移守恒计算．

解答 解：（1）Fe与水蒸气反应生成四氧化三铁与氢气，反应方程式为：3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂，
故答案为：3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂；
（2）Fe元素化合价由+3价升高为+6价，共升高3价，N元素化合价由+5价降低为+3价，共降低2价，化合价升降最小公倍数为6，则Fe₂O₃的系数为1、KNO₃的系数为3，根据原子守恒配平，可知缺项物质为水，配平后方程式为：Fe₂O₃+3 KNO₃+4KOH=2K₂FeO₄+3KNO₂+2H₂O，
故答案为：1、3、4、2、3、2H₂O；
（3）①碘单质遇到淀粉显示蓝色，可选淀粉为指示剂；当加入最后一滴硫代硫酸钠溶液时，蓝色消失且半分钟不变色说明反应到达终点，
故答案为：淀粉溶液；当加入最后一滴硫代硫酸钠溶液时，蓝色消失且半分钟不变色；
②由关系式Fe³⁺～S₂O₃^2-，则n（Fe³⁺）=n（S₂O₃^2-）=0.1000mol/L×0.02L=0.002mol，铁元素总含量为：$\frac{56g/mol×0.002mol}{0.02L}$=5.6g/L；
H₂O₂也能氧化I^-生成I₂，所以若过氧化氢没有除尽，则消耗硫代硫酸钠溶液体积偏大，所测结果偏高，
故答案为：5.6；偏高；
（4）K₂Cr₂O₇溶液的物质的量浓度为cmol/L，根据电子转移守恒，则：
0.025L×cmol/L×6=$\frac{3.48g}{232g/mol}$×$\frac{1}{3}$×1
解得c=0.033，
故答案为：0.033mol/L．

点评 本题考查物质的制备方案的设计、氧化还原反应配平、化学计算等知识，题目难度中等，试题知识点较多、综合性较强，充分考查了学生的分析、理解能力及灵活应用所学知识的能力．