【化学】化学 铁及其化合物推断题的专项 培优 易错 难题练习题附答案解析

【化学】化学铁及其化合物推断题的专项培优易错难题练习题附答案解析
一、铁及其化合物
1．将铁、铝的混合物进行如下实验：
(1)操作X的名称是________。

(2)气体A是________(填化学式)。

(3)A与Cl2混合光照可能发生爆炸，A在该反应中作________(填“氧化剂”或“还原剂”)。

(4)溶液B中的阴离子除OH－外还有________(填离子符号，下同)，溶液D中存在的金属离子为________。

(5)加入足量NaOH溶液时发生反应的离子方程式为___________；加入稀盐酸发生反应的离子方程式为_________。

(6)向溶液D中加入NaOH溶液，观察到产生的白色絮状沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色，请写出沉淀转化的化学方程式：___________。

【答案】过滤 H2还原剂 AlO2- Fe2＋ 2Al＋2OH－＋2H2O=2AlO2-＋3H2↑ Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑ 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3
【解析】
【分析】
金属混合物中Fe与NaOH溶液不反应，而Al可以与NaOH溶液反应产生NaAlO2、H2，NaAlO2易溶于水，所以气体A是H2，溶液B是NaAlO2与NaOH的混合溶液，固体C是Fe，Fe是比较活泼的金属，与HCl发生置换反应产生FeCl2和氢气，因此溶液D为FeCl2，据此分析解答。

【详解】
(1)操作X的名称是分离难溶性的固体与可溶性液体混合物的方法，名称是过滤，故答案为：过滤；
(2)根据上述分析可知，金属混合物中Fe与NaOH溶液不反应，而Al可以与NaOH溶液反应产生NaAlO2、H2，NaAlO2易溶于水，所以气体A是H2，故答案为：H2；
(3)A是H2，H2和Cl2的混合气体光照会发生爆炸，反应生成HCl，在该反应中，氢元素的化合价升高，失去电子，被氧化，所以H2作还原剂，故答案为：还原剂；
(4)溶液B是反应产生的NaAlO2与过量的NaOH的混合溶液，所以溶液B中阴离子除OH-外还有AlO2-，铁可以和盐酸反应生成FeCl2和H2，溶液D中含有的金属离子为Fe2+，故答案为：AlO2-；Fe2+；
(5)加入足量NaOH溶液时，Al与NaOH溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，反应的离子方程式
为2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑，加入稀盐酸，Fe与稀盐酸反应生成氢气和氯化亚铁，发生反应的离子方程式为Fe+2H+=Fe2++H2↑，故答案为2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑；
Fe+2H+=Fe2++H2↑；
(6)溶液D为FeCl2，向溶液D加入NaOH溶液，观察到产生的白色絮状沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色，其中沉淀转化的化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3，故答案为4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3。

【点睛】
本题考查金属铁以及金属铝的化学性质。

注意知识的积累是解题的关键， HCl的氧化性比较弱，只能把Fe氧化为Fe2+，Cl2、H2O2具有强氧化性，可以把Fe氧化为Fe3+；Al既可以与酸反应产生氢气，也可以与强碱溶液反应反应氢气，等物质的量的铝与足量的酸、碱反应产生氢气的物质的量相等。

2．印刷电路板（PCB）是用腐蚀液（FeCl3溶液）将覆铜板上的部分铜腐蚀掉而制得。

一种制作PCB并将腐蚀后废液（其中金属阳离子主要含Fe3+、Cu2+、Fe2+）回收再生的流程如图。

请回答：
（1）腐蚀池中发生反应的化学方程式是__。

（2）上述各池中，没有发生化学变化的是__池。

（3）由置换池中得到固体的操作名称是__。

（4）置换池中发生反应的离子方程式有__。

（5）请提出利用酸从固体中回收Cu并将滤液回收利用的合理方案：__。

（6）向再生池中通入Cl2也可以使废液再生，相比Cl2，用双氧水的优点是__。

【答案】Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2沉降过滤 Fe+2Fe3+=3Fe2+、Fe+Cu2+=Fe2++Cu 用盐酸溶解固体中的Fe，过滤后得到Cu，并将滤液加入再生池避免有毒气体污染环境
【解析】
【分析】
腐蚀液（FeCl3溶液）将覆铜板上，发生反应为：Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2，再在沉降池中沉降后加入铁粉置换出铜单质、以及铁与铁离子反应生成亚铁离子，再生池中主要指FeCl2，通入过氧化氢氧化生成FeCl3，循环利用。

【详解】
（1）腐蚀液（FeCl3溶液）将覆铜板上腐蚀池中发生反应的化学方程式为：
Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2；
（2）腐蚀池中发生：Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2；置换池中铁粉置换出铜、以及铁与铁离子反
应生成亚铁离子，再生池中过氧化氢氧化FeCl2，没有发生化学变化的是沉降池；
（3）置换池中铁粉置换出铜，固液分离的操作为过滤；
（4）置换池中铁粉置换出铜、以及铁与铁离子反应生成亚铁离子，其离子反应方程式：Fe+2Fe3+=3Fe2+、Fe+Cu2+=Fe2++Cu；
（5）根据金属活动性顺序表可知，铁能与稀盐酸发生反应，而铜不与稀盐酸反应，所以用盐酸溶解固体中的Fe，过滤后得到Cu，并将滤液加入再生池；
（6）Cl2有毒，污染环境，需要尾气处理，加双氧水氧化后生成水，避免有毒气体污染环境，故答案为：避免有毒气体污染环境。

3．某学生探究小组将一批废弃的电子线路板简单处理后，得到含71%Cu、20%Al、5%Fe及少量Au、Pt等金属的混合物，并设计出如下制备硫酸铜晶体的路线：
已知：Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2H2O+2NO2↑
回答下列问题：
（1）滤渣1的主要成分为___。

（2）第②步加入H2O2目的是将Fe2+氧化成Fe3+，其离子方程式为___；使用H2O2作为氧化剂的优点是___。

（3）用第③步所得CuSO4·5H2O晶体加热制备无水CuSO4的瓷质主要仪器___。

（4）由滤渣2制取Al2(SO4)3·18H2O，探究小组设计了三种方案：
上述三种方案中，可行方案是___，其中不可行方案的原因是___。

【答案】Pt、Au H2O2 +2Fe2+ +2H+ =2Fe3+ +2H2O 不引入新杂质且产物无污染蒸发皿乙甲
【解析】
【分析】
（1）.滤渣1成分应为Pt，Au，性质稳定不与浓硝酸和稀硫酸反应。

（2）.H2O2将Fe2+氧化成Fe3+，同时其被还原为H2O。

产物无污染无需后续处理。

（3）.蒸发结晶过程会用到主要仪器蒸发皿属于瓷质。

（4）.滤液1加H2O2是为了将溶液中Fe2+→Fe3+，然后通过加NaOH调PH值使Al3+和Fe3+沉淀，这样才能使滤液2只含Cu2+。

而滤渣2成分为Fe(OH)3和Al(OH)3,所以在制取
Al2(SO4)3·18H2O时要考虑除去Fe3+影响。

【详解】
（1）.Pt，Au都属于化学性质稳定的金属，所以滤渣1含Pt和Au，答案为Pt、Au。

（2）.根据分析，H2O2氧化Fe2+的离子方程式为H2O2 +2Fe2++2H+=2Fe3+ +2H2O，反应产物只有H2O和Fe3+，没有引入新杂质且无污染。

答案为H2O2 +2Fe2+ +2H+ =2Fe3+ +2H2O，不引入新杂质且产物无污染。

（3）.由分析可知为蒸发皿，答案为蒸发皿。

（4）.根据分析，滤渣2如果采用甲方案处理无法除去Fe3+，最终获得产物会含有杂质
Fe2(SO4)3成分。

如果采用乙方案，加适量Al粉可以置换出Fe同时生Al3+。

丙方案加入NaOH溶解Al(OH)3然后过滤，可排除Fe3+影响，但对比方案乙其原子利用率不高。

故答案为乙，甲。

4．现有金属单质A、B、C和气体甲、乙、丙及物质D、E、F、G、H，它们之间能发生如下反应（图中有些反应的产物和反应的条件没有全部标出）。

请根据以上信息回答下列问题：
（1）写出下列物质的化学式：A_____________、B___________、C______________、
F_____________、 H____________、乙______________
（2）写出下列反应化学方程式：
反应①_________________________________________________
反应⑤_________________________________________________
反应⑥_________________________________________________
【答案】Na Al Fe FeCl2 Fe(OH)3 Cl2 2Na + 2H2O=2NaOH + H2↑ 2FeCl2 + Cl2=2FeCl3 FeCl3+ 3NaOH =Fe(OH)3↓+ 3NaCl
【解析】
【分析】
【详解】
金属单质A的焰色为黄色，则A为Na；反应①为Na与水反应生成NaOH和H2，则物质D 为NaOH，气体为H2；金属B与NaOH反应生成H2，则金属B为Al；黄绿色气体为Cl2，反
应②为H2与Cl2化合成HCl，则气体丙为HCl，物质E为盐酸；金属C与盐酸反应生成F，F 与Cl2反应生成物质G，G与NaOH反应得红棕色沉淀，则金属C为Fe，F为FeCl2，G为FeCl3；
（1）A、B、C、F、H、乙的化学式依次为Na、Al、Fe、FeCl2、Fe(OH)3、Cl2。

（2）反应①的化学方程式为2Na+2H2O=2NaOH+H2↑；
反应⑤的化学方程式为Cl2+2FeCl2=2FeCl3；
反应⑥的化学方程式为FeCl3+3NaOH=Fe(OH)3↓+3NaCl。

5．已知A、B、C、D分别是AlCl3、BaCl2、FeSO4、NaOH四种化合物中的一种，它们的水溶液之间的一些反应现象如下：
①A+B→白色沉淀，加入稀硝酸，沉淀不溶解。

②B+D→白色沉淀，在空气中放置，沉淀由白色转化为红褐色。

③C+D→白色沉淀，继续加D溶液，白色沉淀逐渐消失。

（1）则各是什么物质的化学式为：A_______、B_______、C_______、D_______。

（2）现象②中所发生的反应的化学方程式为：__________________________________、______________________________。

（3）现象③中所发生反应的离子方程式为：__________________________________、
________________________________。

【答案】BaCl2 FeSO4 AlCl3 NaOH； FeSO4 + 2NaOH＝Fe(OH)2↓+ Na2SO4 4Fe(OH)2 + O2+ 2H2O＝4Fe(OH)3 Al3+ + 3OH-＝Al(OH)3↓ Al(OH)3 + OH-＝AlO2- + 2H2O
【解析】
【分析】
①A+B→白色沉淀，加入稀硝酸，沉淀不溶解应，则生成的白色沉淀为BaSO4，②B+D→白色沉淀，在空气中放置，沉淀由白色转化为红褐色，是Fe(OH)2的转化为Fe(OH)3，故A 为BaCl2，B为FeSO4，D为NaOH，则C为AlCl3，氯化铝溶液与NaOH溶液反应生成白色沉淀Al(OH)3，Al(OH)3能溶解在NaOH溶液中，符合③中现象。

【详解】
(1)根据以上分析可知A、B、C、D依次为BaCl2、FeSO4、AlCl3、NaOH；
(2)现象②先生成白色沉淀，在空气中放置，沉淀由白色转化为红褐色时所发生的反应的化学方程式为：FeSO4 + 2NaOH＝Fe(OH)2↓+ Na2SO4，4Fe(OH)2+O2+2H2O＝4Fe(OH)3；(3)现象③中所发生反应的离子方程式为：Al3++3OH-＝Al(OH)3↓，Al(OH)3+OH-＝AlO2-
+2H2O。

【点睛】
考查无机物的推断，关键是明确物质之间的反应，根据现象进行判断，其中“白色沉淀，在空气中放置，沉淀由白色转化为红褐色”为解题突破口，这里发生了Fe(OH)2沉淀的生成及转化为Fe(OH)3的过程，另外灵活利用氢氧化铝的两性知识即可解题。

6．工业上用某矿渣(含有Cu2O、Al2O3、Fe2O3、SiO2)提取铜的操作流程如图(金属单质E可由滤液C制取)：
已知：Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O
(1)固体混合物B的成分是_____。

它与NaOH溶液反应的离子方程式为_____。

(2)滤液A中铁元素的存在形式为_____(填离子符号)，生成该离子与Fe元素有关的离子反应方程式为_____。

要检验该铁元素的离子的实验_____
(3)在滤液C中通入足量CO2的离子方程式为_____
(4)金属单质E从固体混合物F中置换出Cu的化学方程式为_____
【答案】SiO2和Cu SiO2+2OH-=SiO32-+H2O Fe2+ Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O、
2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+取少量溶液于试管中，滴加KSCN，溶液不变红，再加入氯水，溶液变为血红色，则有Fe2+ OH-+CO2=HCO3-；AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+H CO3- 2Al+3CuO高温
Al2O3+3Cu
【解析】
【分析】
氧化亚铜与盐酸反应生成铜和铜离子，二氧化硅与盐酸不反应，氧化铁与盐酸反应生成Fe3+，铁离子与铜反应生成亚铁离子，固体为二氧化硅和铜，滤液中含有铜离子、亚铁离子、铝离子，加入足量的氢氧化钠溶液，滤液C中含有偏铝酸根离子，金属E为铝，固体D为氢氧化铜和氢氧化铁的混合物，在空气中灼烧，F为氧化铜和氧化铁的混合物，粗铜为铜、铝、铁的混合物，经过电解可得到纯铜。

【详解】
(1)固体混合物B的成分是SiO2和Cu。

它与NaOH溶液即二氧化硅与氢氧化钠反应，反应的离子方程式为SiO2+2OH-=SiO32-+H2O。

(2)氧化亚铜与盐酸反应生成铜单质和铜离子，氧化铁与盐酸反应生成铁离子，与铜反应生成亚铁离子，有铜剩余，故铁离子完全转化为亚铁离子，滤液A中铁元素的存在形式为Fe2+，生成该离子与Fe元素有关的离子反应方程式为Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O、
2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+。

要检验该铁元素的离子的实验为取少量溶液于试管中，滴加KSCN，溶液不变红，再加入氯水，溶液变为血红色，则有Fe2+。

(3)在滤液C中含有偏铝酸钠和氢氧化钠，通入足量CO2的离子方程式为OH-+CO2=HCO3-；AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-。

(4)金属单质E为铝，从固体混合物F为氧化铜和氧化铁的混合物，置换出Cu的化学方程式为铝热反应，2Al+3CuO高温Al2O3+3Cu。

7．黄血盐[亚铁氰化钾K4Fe(CN)6]目前广泛用作食品添加剂(抗结剂)，我国卫生部规定实验中黄血盐的最大使用量为10mg/kg，一种制备黄血盐的工艺如下：
请回答下列问题：
(1)过滤需要用到的玻璃仪器有__________；写出中间产物CaSO4的一种用途__________。

(2)步骤I反应的化学方程式是___________。

(3)步骤V所用的试剂X是________(填化学式)，在得到产品前还需经过的步骤包括
____。

(4)工艺中用到剧毒的HCN溶液，含CN-等的废水必须处理后才能排放。

①CN-的电子式是_____________。

②处理含CN-废水的方法：第一步NaClO溶液先将CN-不完全氧化为OCN-；第二步NaClO 溶液完全氧化OCN-生成N2和两种盐。

第二步反应的离子方程式是_____。

(5)已知反应：
3Fe2++2[Fe(CN)6]3- =Fe3[Fe(CN)6]2↓(蓝色沉淀)
4Fe3++3[Fe(CN)6]4-=Fe4[Fe(CN)6]3↓(蓝色沉淀)
现有Fe2+被氧化后的溶液，仅供选择的试剂：铁粉、铁氰化钾溶液、亚铁氰化钾溶液、KSCN溶液，请设计检验Fe2+是否氧化完全的实验方案_________。

【答案】漏斗（普通漏斗）、玻璃棒、烧杯制作石膏或用于制作水泥的原料等（填一种即可） 3Ca(OH)2+ FeSO4+6HCN= Ca2Fe(CN)6+ CaSO4+ 6H2O K2CO3蒸发浓缩、冷却结
晶 3ClO－+ 2OCN－+2OH－= 3Cl－+ 2CO32-+ N2↑+ H2O或3ClO－+ 2OCN－+
H2O = 3Cl－+ 2HCO3-+ N2↑取氧化后的溶液少许于试管中，滴加几滴铁氰化钾溶液，若无蓝色沉淀生成，证明Fe2+完全被氧化，否则未完全氧化
【解析】
【分析】
制备黄血盐的流程分析：步骤一加石灰水、硫酸亚铁、HCN溶液制备Ca2Fe(CN)6，没有化合价变化不属于氧化还原反应，根据步骤二过滤的滤渣CaSO4，确定步骤一的产物中含有CaSO4，故步骤一反应原理为：3Ca(OH)2+ FeSO4+6HCN= Ca2Fe(CN)6+ CaSO4↓+ 6H2O，该过程中CaSO4沉淀生成，步骤二过滤，步骤三加入KCl制备K2CaFe(CN)6：
Ca2Fe(CN)6+2KCl= K2CaFe(CN)6↓+ CaCl2，步骤四过滤，滤液进行废水处理，滤渣为
K2CaFe(CN)6进行步骤五脱钙处理，在不引入新杂质的原则下，选用K2CO3进行脱钙，过滤得到滤液K4Fe(CN)6，经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得产品K4Fe(CN)6·3H2O。

【详解】
(1)过滤需要用到的玻璃仪器有普通漏斗、玻璃棒、烧杯；中间产物CaSO4制作石膏或用于制作水泥的原料等；
(2)根据分析，步骤I反应的化学方程式是3Ca(OH)2+ FeSO4+6HCN= Ca2Fe(CN)6+
CaSO4↓+ 6H2O；
(3)步骤V脱钙过程，一般用碳酸盐脱去钙离子，且不引入新杂质的原则，应该使用碳酸钾，故试剂X为K2CO3；根据分析，步骤五脱钙处理后，对滤液进行蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得产品K4Fe(CN)6·3H2O；
(4) ①CN-的电子式是；
②处理含CN-废水的方法：第一步NaClO溶液先将CN-不完全氧化为OCN-；第二步NaClO 溶液完全氧化OCN-生成N2和两种盐，NaClO作氧化剂被还原为NaCl,，每个NaClO化合价降低2。

每个OCN¯中碳元素化合价为+4为最高价不能被氧化，产物以Na2CO3或NaHCO3形式存在，氮的化合价为-3，被氧化为N2，每个氮气分子化合价上升6，故n（ClO¯）：n （N2）=3:1，由于次氯酸钠水解显碱性，则污水处理的第二步对应的离子反应式为：3ClO－+ 2OCN－+2OH－= 3Cl－+ 2CO32-+ N2↑+ H2O或3ClO－+ 2OCN－+ H2O = 3Cl－+ 2HCO3-+
N2↑。

(5) 设计检验Fe2+是否氧化完全的在于检测此时溶液中是否有Fe2+，Fe3+无需检验，则根据已知信息3Fe2++2[Fe(CN)6]3- =Fe3[Fe(CN)6]2↓(蓝色沉淀)，实验方案是：取少量氧化后的溶液放于试管中，滴加几滴铁氰化钾溶液，若无蓝色沉淀生成，证明Fe2+完全被氧化，若出现蓝色沉淀，证明还有Fe2+未完全被氧化。

【点睛】
在书写氧化还原反应式过程中，判断物质中元素的化合价OCN¯，可以结合氢离子写成酸
，按照非金属性O＞N＞C＞H，三对共用电子偏向N，N 的结构HOCN，结构式H-O-C N
的化合价为-3，碳与氧的公用电子偏向氧，故C的化合价为+4。

8．粉煤灰是燃煤产生的工业固体废料，主要成分有Al2O3、SiO2，还含有少量Fe2O3、CaO 等。

采用酸碱联合的方法从粉煤灰中综合回收氧化铝及二氧化硅的工艺流程如下：
硫酸熟化过程中发生的反应有：
Al2O3∙2SiO2 +3H2SO4=Al(SO4)3 +2SiO2 +3H2O
3Al2O3∙2SiO2 +9H2SO4=3Al2( SO4)3 + 2SiO2 +9H2O
(1)“结晶”操作：缓缓加热，浓缩至______ ，放置冷却，得到Al2(SO4)3∙18H2O。

(2)Al2(SO4)3∙18H2O在250 ~300℃下失重40.5%得Al2(SO4)∙xH2O，x=______。

(3)“还原焙烧”过程中发生反应的化学方程式为_________。

(4)设计实验检验粗氧化铝中是否含有Fe2O3： __________。

(5)向硅酸钠溶液中通入过量CO2制备白炭黑的化学方程式为___________。

(6)粗氧化铝制备冶金级氧化铝过程中发生反应[ Al(OH)4]- +CO2 =Al(OH)3↓+ HCO3-，该反应的平衡常数为_______[已知 Al(OH)3+H2Oƒ [ Al(OH)4]-+H+ K1 =4×10-13；H2CO3ƒH2O +CO2 K2 =600； K al(H2CO3) =4.2×10-7、K a2(H2CO3) =5.6×10-11]。

【答案】表面出现结晶薄膜 3 2Al2(SO4)3+3C 焙烧
2Al2O3+3CO2↑+6SO2↑取粗氧化铝少
许于试管中加稀硫酸溶解，静置，滴加KSCN溶液，若溶液变红，则粗氧化铝中含有Fe2O3杂质 Na2SiO3+2CO2+(n+1)H2O=2NaHCO3+SiO2∙nH2O↓ 1.75×103
【解析】
【分析】
粉煤灰主要成分有Al2O3、SiO2，还含有少量Fe2O3、CaO等，加入浓硫酸反应生成硫酸铝，水浸主要得到SiO2高硅渣，滤液经过结晶脱水得到硫酸铝，硫酸铝与焦炭反应生成粗氧化铝，验证粗氧化铝是否含有氧化铁，先将物质溶于稀硫酸后加KSCN溶液，观察现象；向硅酸钠溶液中通入足量二氧化碳反应生成碳酸氢钠和白炭黑SiO2∙nH2O。

【详解】
(1)“结晶”操作：缓缓加热，浓缩至表面出现结晶薄膜，放置冷却，得到Al2(SO4)3∙18H2O；故答案为：表面出现结晶薄膜。

(2)假设100gAl2(SO4)3∙18H2O在250 ~300℃下失重40.5%，剩余100g×(1−40.5%)=59.5g
Al2(SO4)∙xH2O，
666342+18x
=
100g59.5g
，解得x=3；故答案为：3。

(3)根据“还原焙烧”产物之一经过烟气制酸，硫酸铝和碳“还原焙烧”生成氧化铝、二氧化碳
和二氧化硫，发生反应的化学方程式为2Al2(SO4)3+3C 焙烧
2Al2O3+3CO2↑+6SO2↑；故答案
为：2Al2(SO4)3+3C 焙烧
2Al2O3+ 3CO2↑ + 6SO2↑。

(4)实验检验粗氧化铝中是否含有Fe2O3，将粗品溶于稀硫酸中，利用生成的铁离子与KSCN 溶液反应是否有红色物质生成；故答案为：取粗氧化铝少许于试管中加稀硫酸溶解，静置，滴加KSCN溶液，若溶液变红，则粗氧化铝中含有Fe2O3杂质。

(5)向硅酸钠溶液中通入过量CO2生成碳酸氢钠和白炭黑SiO2∙nH2O，其化学方程式为
Na2SiO3+2CO2+(n+1)H2O=2NaHCO3+SiO2∙nH2O↓；故答案为：Na2SiO3+2CO2+(n+1)H2O =
2NaHCO3+SiO2∙nH2O↓。

(6)①Al(OH)3+H2Oƒ[ Al(OH)4]－+H+，②H2CO3ƒH2O +CO2，③H2CO3ƒHCO3－+H+，根据盖斯定律③−①−②得到[Al(OH)4]－+CO2 =Al(OH)3↓+ HCO3－，方程式相减，平衡常数相除，因
此[Al(OH)4]－+CO2 =Al(OH)3↓+ HCO3－平衡常数为
7
3
13
4.210
1.7510
410600
=
K
-
-
=
⨯
⨯
⨯
⨯
；故答案
为：1.75×103。

9．工业上采用硫铁矿焙烧去硫后的烧渣(主要成分为Fe2O3、FeO、SiO2、Al2O3，不考虑其他杂质) 制取七水合硫酸亚铁(FeSO4·7H2O) ，流程如下：
（1）浸取时，溶液中的Fe2+易被空气中的O2氧化，其离子方程式为____________。

能提高烧渣浸取速率的措施有_________（填字母）。

A．将烧渣粉碎B．降低硫酸的浓度C．适当升高温度
（2）还原时，试剂X的用量与溶液pH的变化如图所示，则试剂X可能是___________（填字母）。

A．Fe粉B．SO2C．NaI
还原结束时，溶液中的主要阴离子有___________。

（3）滤渣Ⅱ主要成分的化学式为_____________；由分离出滤渣Ⅱ后的溶液得到产品，进行的操作是__________、__________过滤、洗涤、干燥。

【答案】4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O AC B SO42- Al(OH)3蒸发浓缩冷却结晶
【解析】
【分析】
烧渣中加入稀硫酸，得到硫酸铁、硫酸亚铁和硫酸铝，二氧化硅不反应，过滤，滤渣Ⅰ为二氧化硅，在滤液中加入试剂X，随着X的加入，溶液pH逐渐减小，X应为SO2，得到硫酸铝和硫酸亚铁溶液，调节溶液pH，生成氢氧化铝沉淀，滤渣Ⅱ为氢氧化铝，溶液经蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥，可得到FeSO4•7H2O。

【详解】
（1）溶液中的Fe2+ 易被空气中的O2氧化，反应的离子方程式为4Fe2++O2+4H+
=4Fe3++2H2O，提高烧渣浸取速率，可增大固体的表面积，提高反应温度，或增大离子的浓度的方法，所以选项AC正确；
（2）由以上分析可知，随着X的加入，溶液酸性增强，应通入二氧化硫，被氧化生成硫酸，反应后溶液中含有SO42-；
（3）由以上分析可知滤渣Ⅱ为氢氧化铝，即Al(OH)3，溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，可得到FeSO4•7H2O。

10．粉煤灰是燃煤产生的重要污染物，主要成分有Al2O3、Fe2O3、Fe3O4和SiO2等物质。

综合利用粉煤灰不仅能够防止环境污染，还能获得纳米Fe2O3等重要物质。

已知：
i）伯胺R－NH2能与Fe3＋反应；3R－NH2＋Fe3＋＋SO42－＋H2OƒFe（NH2－R）3（OH）SO4＋H＋生成易溶于煤油的产物。

ii）Fe3＋在水溶液中能与Cl－反应：Fe3＋＋6Cl－ƒ[FeCl6]3－，回答下列问题：
（1）过程I对煤粉灰进行酸浸过滤后，滤渣的主要成分是_________。

（2）写出过程II加入过量H2O2发生的离子方程式_________。

加入伯胺－煤油对浸取液进行分离，该操作的名称是_________。

（3）从化学平衡角度解释过程III利用NaCl溶液进行反萃取的原理________。

（4）过程IV中过量的N2H4将水层2中[FeCl6]3－转化为Fe2＋，得到的Fe2＋再被O2氧化为FeOOH，其中第一步的离子方程式为4[FeCl6]3－＋5N2H4＝4Fe2＋＋N2＋.4N2H5＋＋24Cl－，该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为_________。

（5）在常压用纳米Fe2O3电化学法合成氨的装置如图所示。

已知电解液为熔融NaOH－KOH，纳米Fe2O3在阴极发生电极反应分两步进行：该电解池第二步：2Fe＋N2＋3H2O＝Fe2O3＋2NH3。

则该电解池第一步发生反应的方程式为_________。

纳米Fe2O3在电解过程中所起的作用是_______。

【答案】SiO2 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O 萃取、分液 Fe3＋＋6Cl－ƒ[FeCl6]3－（已知ⅱ中的反应），导致Fe3+浓度降低，使3R－NH2＋Fe3＋＋SO42－＋H2OƒFe(NH2－R)3(OH)SO4＋H＋（已知ⅰ中的反应），平衡向逆反应方向移动，Fe3+从易溶于煤油的物质中转化到易溶于水的物质中，实现反萃取。

4：1 Fe2O3+3H2O+6e-=2Fe+6OH-催化剂
【解析】
【分析】
粉煤灰主要成分有Al2O3、Fe2O3、Fe2O4和SiO2等物质，过程Ⅰ酸浸，二氧化硅不溶于硫酸，除去二氧化硅；浸取液中含有Fe2+、Fe3+、Al3+，加入过氧化氢与Fe2+发生氧化还原反应
生成Fe3+，再加入伯胺R－NH2与Fe3＋反应；3R－NH2＋Fe3＋＋SO42－＋H2OƒFe（NH2－R）3（OH）SO4＋H＋生成易溶于煤油的产物，得到有机层。

对有机层进行反萃取操作，Fe3+从易溶于煤油的物质中转化到易溶于水的物质中，再经过系列操作得到纳米三氧化二铁。

【详解】
（1）过程I对煤粉灰进行酸浸，主要成分二氧化硅不溶于酸，故过滤后滤渣的主要成分是SiO2。

（2）过程II加入过量H2O2与Fe2+发生氧化还原反应生成Fe3+，离子方程式为
2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O。

加入伯胺－煤油对浸取液进行分离，得到有机层和水层1，该操作的名称是萃取、分液。

（3）Fe3＋＋6Cl－ƒ[FeCl6]3－（已知ⅱ中的反应），导致Fe3+浓度降低，使3R－NH2＋Fe3＋＋SO42－＋H2OƒFe(NH2－R)3(OH)SO4＋H＋（已知ⅰ中的反应），平衡向逆反应方向移动，Fe3+从易溶于煤油的物质中转化到易溶于水的物质中，实现反萃取。

（4）4[FeCl6]3－＋5N2H4＝4Fe2＋＋N2＋4N2H5＋＋24Cl－中，铁元素化合价降低，[FeCl6]3－作氧化剂，氮元素化合升高，N2H4作还原剂，但并不是所有参与反应的N2H4都作还原剂，5mol N2H4反应只有1mol作还原剂，故该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为4：1。

（5）该装置为电解装置，阴极发生还原反应，总电极反应为N2+6e-+6H2O=2NH3+6OH-，已知阴极发生电极反应分两步进行，第二步：2Fe＋N2＋3H2O＝Fe2O3＋2NH3，则该电解池第一步发生反应的方程式为Fe2O3+3H2O+6e-=2Fe+6OH-。

纳米Fe2O3在电解过程中质量和性质未发生改变，故其所起的作用是催化剂。