Question

7．（1）铁及其化合物在生活、生产中有广泛应用．请回答下列问题：
①黄铁矿（FeS₂）是生产硫酸和冶炼钢铁的重要原料．其中一个反应为3FeS₂+8O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$6SO₂+Fe₃O₄，氧化产物为SO₂和Fe₃O₄，若有3mol FeS₂参加反应，转移32mol电子．
②与明矾相似，硫酸铁也可用作净水剂，其原理为：Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺（用离子方程式表示）．
③FeC1₃与氢碘酸反应时可生成棕色物质，该反应的离子方程式为2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂．
（2）己知：S₂O₃^2-具有较强的还原性，实验室可用I^-测定K₂S₂O₈样品的纯度，反应方程式为：
①S₂O₈^2-+2I^-=2SO₄^2-+I₂   ②I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-
S₂O₈^2-、S₄O₆^2-、I₂氧化性强弱顺序S₂O₈^2-＞I₂＞S₄O₆^2-．
（3）己知溶液中，还原性为HSO₃^-＞I^-，氧化性为IO₃^-＞I₂＞SO₄^2-．在含3mol NaHSO₃的溶液中逐滴加入KIO₃溶液，加入的KIO₃和析出的I₂的物质的量的关系曲线如图所示．
①a点处的还原产物是：I^-（填离子符号）；
b点→c点反应的离子方程式是IO₃^-+6H⁺+5I^-=3H₂O+3I₂．
②当溶液中的I^-为0.5mol时、加入的KIO₃可能是0.5或1.1mol．

Answer 1

分析 （1）①反应3FeS₂+8O₂=Fe₃O₄+6SO₂中Fe元素化合价又+2→+3，化合价升高，S元素化合价由-1→+4，化合价升高，O元素化合价由0→-2，化合价降低；
②Fe³⁺水解生成Fe（OH）₃胶体可以净水；
③氯化铁具有氧化性碘化氢具有还原性，二者发生氧化还原反应生成氯化亚铁和碘单质；
（2）反应方程式为S₂O₈^2-+2I^-═2SO₄^2-+I₂①、I₂+2S₂O2-₃═2I^-+S₄O₆^2-②，根据氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性分析；
（3）还原性HSO^-₃＞I^-，首先发生反应：IO₃^-+3HSO₃^-═I^-+3SO₄^2-+3H⁺，HSO₃^-反应完毕，继续加入KIO₃，由于氧化性IO^-₃＞I₂，再发生反应：IO₃^-+6H⁺+5I^-=3H₂O+3I₂，
①结合图中a点碘的量判断发生的反应，所含元素化合价降低的元素被还原生成还原产物，据此解答；由图可知，b点到c点有碘生成，应发生IO₃^-+6H⁺+5I^-=3H₂O+3I₂；
②当溶液中的I^-为0.5mol时，有两种情况：
一是只发生反应IO₃^-+3HSO₃^-═I^-+3SO₄^2-+3H⁺，生成I^-为0.5mol，根据碘元素守恒n（KIO₃）=n（I^-）；
二是HSO₃^-反应完毕后，还发生IO₃^-+6H⁺+5I^-=3H₂O+3I₂，剩余I^-为0.5mol，计算HSO₃^-反应完毕生成n（I^-）、消耗的n（KIO₃），进而计算反应IO₃^-+6H⁺+5I^-=3H₂O+3I₂中消耗的I^-、KIO₃的物质的量，据此计算．

解答 解：（1）①反应3FeS₂+8O₂=Fe₃O₄+6SO₂，前后各元素化合价的变化情况如下：
Fe：+2→+3，化合价升高；S：-1→+4，化合价升高；O：0→-2，化合价降低；
因此，在反应中FeS₂还原剂，O₂是氧化剂，Fe₃O₄既是氧化产物也是还原产物，SO₂既是氧化产物也是还原产物；在上述反应中共转移32个电子，有3molFeS₂参加反应，转移电子的物质的量为32mol．
故答案为：SO₂和Fe₃O₄；32；
②Fe³⁺水解生成Fe（OH）₃胶体可以净水，Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，故答案为：Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺；
③氯化铁具有氧化性碘化氢具有还原性，二者发生氧化还原反应生成氯化亚铁和碘单质，反应的离子方程式为2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂，故答案为：2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂；
（2）反应方程式为S₂O₈^2-+2I^-═2SO₄^2-+I₂①、I₂+2S₂O2-₃═2I^-+S₄O₆^2-②，根据氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性，可知氧化性：S₂O₈^2-＞I₂＞S₄O₆^2-；
故答案为：S₂O₈^2-＞I₂＞S₄O₆^2-；
（3）还原性HSO^-₃＞I^-，首先发生反应：IO₃^-+3HSO₃^-═I^-+3SO₄^2-+3H⁺，HSO₃^-反应完毕，继续加入KIO₃，由于氧化性IO^-₃＞I₂，再发生反应：IO₃^-+6H⁺+5I^-=3H₂O+3I₂，
①由图可知，a点没有生成碘，故发生反应IO₃^-+3HSO₃^-═I^-+3SO₄^2-+3H⁺，I元素的化合价降低，生成I^-为还原产物，b点到c点由于生成I₂，故发生反应：IO₃^-+6H⁺+5I^-=3H₂O+3I₂，
故答案为：I^-；IO₃^-+6H⁺+5I^-=3H₂O+3I₂；
②当溶液中的I^-为0.5mol时，有两种情况：
一是只发生反应IO₃^-+3HSO₃^-═I^-+3SO₄^2-+3H⁺，生成I^-为0.5mol，根据碘元素守恒n（KIO₃）=n（I^-）=0.5mol；
二是HSO₃^-反应完毕后，还发生IO₃^-+6H⁺+5I^-=3H₂O+3I₂，剩余I^-为0.5mol，3molNaHSO₃消耗1molKIO₃、生成1molI^-，故反应IO₃^-+6H⁺+5I^-=3H₂O+3I₂中消耗的I^-为1mol-0.5mol=0.5mol，消耗KIO₃的物质的量为0.5mol×$\frac{1}{5}$=0.1mol，故共加入的KIO₃为1mol+0.1mol=1.1mol，
故答案为：0.5或1.1；

点评 本题综合考查氧化还原反应、元素化合物知识，为高频考点，侧重学生的分析、计算能力的考查，注意把握物质的性质，难度不大．