Question

工業(yè)上為從4J29合金（鐵鈷鎳合金）廢料中提取鈷和鎳，一般先用硫酸溶解合金使成為Fe²⁺、Co²⁺、Ni²⁺，再把Fe²⁺氧化為Fe³⁺，從而使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為某種沉淀析出，達(dá)到與Ni²⁺、Co³⁺分離的目的．生產(chǎn)上要使Fe²⁺氧化為Fe³⁺，而不使Co²⁺、Ni²⁺氧化的試劑是NaClO或NaClO₃（均含少量H₂SO₄）溶液，反應(yīng)的部分化學(xué)方程式如下（A為還原劑）：??NaClO+A+B→NaCl+C+H₂O
NaClO₃+A+B→NaCl+C+H₂O．
（1）請完成以上化學(xué)方程式：

 

，

 

．并回答實際生產(chǎn)上采用NaClO₃來氧化Fe²⁺比較合算的理由：

 

．
（2）配平下列離子方程式，并回答問題：

 

Fe（OH）₃+

 

ClO^-+

 

OH^-→

 

FeO₄^n-+

 

Cl^-+

 

H₂0?
（3）已知有3.21g Fe（OH）₃參加反應(yīng)，共轉(zhuǎn)移了5.418×10²²個電子，則n=

 

．
（4）根據(jù)上述（2 ），（3）題推測FeO₄^n-能與下列哪些物質(zhì)反應(yīng)（只填序號）

 

．
A．Cl₂ B．SO₂ C．H₂S     D．O₂?

Answer 1

分析：（1）根據(jù)題意知，次氯酸鈉和氯酸鈉都是氧化劑，A是還原劑，則A失電子化合價升高，且溶液中含有硫酸，根據(jù)元素守恒判斷A物質(zhì)、C物質(zhì)，然后根據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子數(shù)相等結(jié)合電荷守恒、原子守恒配平方程式；根據(jù)電子得失守恒可知相同質(zhì)量NaClO₃和NaClO，NaClO₃得到的電子多，氧化更多的Fe²⁺來分析；
（2）根據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子數(shù)相等結(jié)合電荷守恒、原子守恒配平方程式；
（3）根據(jù)化合價確定反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目，然后根據(jù)電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目與氫氧化鐵質(zhì)量之間的關(guān)系式計算n值；
（4）根據(jù)高鐵酸根離子中鐵元素的化合價知高鐵酸根離子具有強(qiáng)氧化性，能和強(qiáng)還原性的物質(zhì)反應(yīng)．

解答：解：（1）根據(jù)題意知，次氯酸鈉和氯酸鈉都是氧化劑，A是還原劑，則A失電子化合價升高，且溶液中含有硫酸，所以A中含有還原性離子，實驗的目的是把Fe²⁺氧化為Fe³⁺從而使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為某種沉淀析出知，A是硫酸亞鐵，B是硫酸，結(jié)合元素守恒知，C是硫酸鐵，
在反應(yīng)NaClO+FeSO₄+H₂SO₄→NaCl+Fe₂（SO₄）₃+H₂O中，鐵元素的化合價+2→+3，失去1個電子，氯元素的化合價+1→-1價，得到2個電子，得失電子的最小公倍數(shù)是2，所以FeSO₄的計量數(shù)是2，次氯酸根離子的計量數(shù)是1，然后根據(jù)原子守恒配平方程式得：NaClO+2FeSO₄+H₂SO₄=NaCl+Fe₂（SO₄）₃+H₂O；
在反應(yīng)NaClO₃+FeSO₄+3H₂SO₄→NaCl+Fe₂（SO₄）₃+H₂O中，鐵元素的化合價+2→+3，失去1個電子，氯元素的化合價+5→-1價，得到6個電子，得失電子的最小公倍數(shù)是6，所以FeSO₄的計量數(shù)是6，氯酸根離子的計量數(shù)是1，然后根據(jù)原子守恒配平方程式得：NaClO₃+6FeSO₄+3H₂SO₄=NaCl+3Fe₂（SO₄）₃+3H₂O
相同質(zhì)量NaClO₃和NaClO，NaClO₃得到的電子多，氧化更多的Fe²⁺，
故答案為：NaClO+2FeSO₄+H₂SO₄=NaCl+Fe₂（SO₄）₃+H₂O；NaClO₃+6FeSO₄+3H₂SO₄=NaCl+3Fe₂（SO₄）₃+3H₂O；相同質(zhì)量NaClO₃比NaClO氧化更多的Fe²⁺；
（2）該反應(yīng)中鐵元素的化合價+3→+（8-n），失去（5-n）個電子，氯元素的化合價+1→-1價，得到2個電子，得失電子的最小公倍數(shù)是2（5-n），所以氫氧化鐵的計量數(shù)是2，次氯酸根離子的計量數(shù)是5-n，然后根據(jù)原子守恒配平方程式得：2Fe（OH）₃+（5-n）ClO^-+2nOH^-=2FeO₄^n-+（5-n）Cl^-+（n+3）H₂O，故答案為：2、5-n、2n、2、5-n、n+3；
（3）在反應(yīng)2Fe（OH）₃+（5-n）ClO^-+2nOH^-=2FeO₄^n-+（5-n）Cl^-+（n+3）H₂O中電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目為（5-n）×2，即2molFe（OH）₃轉(zhuǎn)移電子（5-n）×2mol，所以3.21g （即0.03mo）Fe（OH）₃參加反應(yīng)，共轉(zhuǎn)移了電子（5-n）×0.03mol，則（5-n）×0.03mol×6.02×10²³mol^-1=5.418×10²²，解得n=2，故答案為：2；
（4）FeO₄^2-中鐵元素化合價是最高價，所以該離子具有強(qiáng)氧化性，能和強(qiáng)還原性的物質(zhì)反應(yīng)，氯氣和氧氣具有強(qiáng)氧化性，所以不能和高鐵酸根離子反應(yīng)，二氧化硫和硫化氫具有強(qiáng)還原性，所以能和高鐵酸根離子反應(yīng)，故答案為：B、C．

點評：本題考查了氧化還原反應(yīng)及其配平，難度不大，根據(jù)得失電子數(shù)相等來配平方程式即可，抓住元素化合價的變化是解題的關(guān)鍵．