Question

鐵及其化合物有重要用途，如聚合硫酸鐵[Fe₂(OH)_n（SO₄)_3-n/2]_m是一種新型高效的水處理混凝劑，而高鐵酸鉀（其中鐵的化合價為+6）是一種重要的殺菌消毒劑，某化學探究小組設計如下方案制備上述兩種產品：

請回答下列問題：
（1）檢驗固體鐵的氧化物中鐵的化合價，應使用的試劑是       （填標號）

A．稀硫酸

B．稀硝酸

C．KSCN溶液

D．酸性高錳酸鉀溶液

（2）在溶液Ⅰ中加入NaClO₃，寫出其氧化Fe²⁺的離子方程式：           。
（3）Fe₂O₃與KNO₃和KOH的混合物加熱共融可制得高鐵酸鉀。完成并配平下列化學方程式：
□Fe₂O₃+□KNO₃+□KOH——□      +□KNO₂+□      。
（4）為測定溶液I中鐵元素的總含量，實驗操作：準確量取20.00mL溶液I于帶塞錐形瓶中，加入足量H₂O₂，調節pH<3，加熱除去過量H₂O₂；加入過量KI充分反應后，再用 0.1000mol·L^—1Na₂S₂O₃標準溶液滴定至終點，消耗標準溶液20.00mL。
已知：2Fe³⁺+2I^—=2Fe²⁺+I₂、I₂+2S₂O₃^2—=2I^—+S₄O₆^2—。
①寫出滴定選用的指示劑        ，滴定終點觀察到的現象        。
②溶液I中鐵元素的總含量為       g·L^—1。若滴定前溶液中H₂O₂沒有除盡，所測定的鐵元素的含量將會      （填“偏高”、“偏低”、“不變”）。

Answer 1

（1）ACD（2分） （2）6Fe²⁺+ClO₃^—+6H⁺=6Fe³⁺+Cl^—+3H₂O（3分）
（3）1、3、4、2K₂FeO₄、3、2H₂O（3分，寫對生成物給1分）
（4）①淀粉（1分）  溶液由藍色變無色且保持半分鐘不變色（2分）
②5.6（2分）  偏高（1分）

試題分析：（1）鐵的氧化物是堿性氧化物，能溶于稀硫酸和稀硝酸，但稀硝酸可以將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，而稀硫酸則不能；Fe³⁺遇KSCN溶液變紅，Fe²⁺可以使酸性高錳酸鉀溶液褪色，故稀硫酸、KSCN溶液、酸性高錳酸鉀溶液能檢驗氧化物中鐵的化合價；（2）根據化合價升降相等、電荷守恒、原子守恒可得反應式6Fe²⁺+ClO₃^—+6H⁺=6Fe³⁺+Cl^—+3H₂O；（3）鐵元素由+3價升為+6價，氮元素由+5價降為+3價，根據電子守恒、原子守恒可知，1Fe₂O₃+3KNO₃+4KOH=2K₂FeO₄+3KNO₂+2H₂O；（4）①淀粉遇I₂變藍，則滴定時指示劑為淀粉；當溶液由藍色變為無色且半分鐘內不變色時，即為滴定終點；②由c?V可知n(S₂O₃^2—)=0.1000mol/L×20.00×10^—3L，由I₂+2S₂O₃^2—=2I^—+S₄O₆^2—可知n(I₂)=n(S₂O₃^2—)/2=0.1000mol/L×20.00×10^—3L÷2，由2Fe³⁺+2I^—=2Fe²⁺+I₂可知n(Fe³⁺)=2n(I₂)=0.1000mol/L×20.00×10^—3L÷2×2，由n?M可知m(Fe)=0.1000mol/L×20.00×10^—3L÷2×2×56g/mol，則溶液I中鐵元素的總含量為0.1000mol/L×20.00×10^—3L÷2×2×56g/mol÷20.00×10^—3L=5.6g·L^—1；若滴定前H₂O₂沒有除盡，則消耗硫代硫酸鈉標準溶液的體積偏大，因此測定結果將偏高。