工业上为从4J29合金(铁钴镍合金)废料中提取钴和镍,一般先用硫酸溶解合金使成为Fe2+、Co2+、Ni2+,再把Fe2+氧化为Fe3+,从而使Fe3+转化为某种沉淀析出,达到与Ni2+、Co3+分离的目的.生产上要使Fe2+氧化为Fe3+,而不使Co2+、Ni2+氧化的试剂是NaClO或NaClO3(均含少量H2SO4)溶液,反应的部分化学方程式如下(A为还原剂):??NaClO+A+B→NaCl+C+H2O
NaClO3+A+B→NaCl+C+H2O.
(1)请完成以上化学方程式:______,______.并回答实际生产上采用NaClO3来氧化Fe2+比较合算的理由:______.
(2)配平下列离子方程式,并回答问题:
______Fe(OH)3+______ClO-+______OH-→______FeO4n-+______Cl-+______H20?
(3)已知有3.21g Fe(OH)3参加反应,共转移了5.418×1022个电子,则n=______.
(4)根据上述(2 ),(3)题推测FeO4n-能与下列哪些物质反应(只填序号)______.
A.Cl2 B.SO2 C.H2S D.O2?
解:(1)根据题意知,次氯酸钠和氯酸钠都是氧化剂,A是还原剂,则A失电子化合价升高,且溶液中含有硫酸,所以A中含有还原性离子,实验的目的是把Fe2+氧化为Fe3+从而使Fe3+转化为某种沉淀析出知,A是硫酸亚铁,B是硫酸,结合元素守恒知,C是硫酸铁,
在反应NaClO+FeSO4+H2SO4→NaCl+Fe2(SO4)3+H2O中,铁元素的化合价+2→+3,失去1个电子,氯元素的化合价+1→-1价,得到2个电子,得失电子的最小公倍数是2,所以FeSO4的计量数是2,次氯酸根离子的计量数是1,然后根据原子守恒配平方程式得:NaClO+2FeSO4+H2SO4=NaCl+Fe2(SO4)3+H2O;
在反应NaClO3+FeSO4+3H2SO4→NaCl+Fe2(SO4)3+H2O中,铁元素的化合价+2→+3,失去1个电子,氯元素的化合价+5→-1价,得到6个电子,得失电子的最小公倍数是6,所以FeSO4的计量数是6,氯酸根离子的计量数是1,然后根据原子守恒配平方程式得:NaClO3+6FeSO4+3H2SO4=NaCl+3Fe2(SO4)3+3H2O
相同质量NaClO3和NaClO,NaClO3得到的电子多,氧化更多的Fe2+,
故答案为:NaClO+2FeSO4+H2SO4=NaCl+Fe2(SO4)3+H2O;NaClO3+6FeSO4+3H2SO4=NaCl+3Fe2(SO4)3+3H2O;相同质量NaClO3比NaClO氧化更多的Fe2+;
(2)该反应中铁元素的化合价+3→+(8-n),失去(5-n)个电子,氯元素的化合价+1→-1价,得到2个电子,得失电子的最小公倍数是2(5-n),所以氢氧化铁的计量数是2,次氯酸根离子的计量数是5-n,然后根据原子守恒配平方程式得:2Fe(OH)3+(5-n)ClO-+2nOH-=2FeO4n-+(5-n)Cl-+(n+3)H2O,故答案为:2、5-n、2n、2、5-n、n+3;
(3)在反应2Fe(OH)3+(5-n)ClO-+2nOH-=2FeO4n-+(5-n)Cl-+(n+3)H2O中电子转移的数目为(5-n)×2,即2molFe(OH)3转移电子(5-n)×2mol,所以3.21g (即0.03mo)Fe(OH)3参加反应,共转移了电子(5-n)×0.03mol,则(5-n)×0.03mol×6.02×1023mol-1=5.418×1022,解得n=2,故答案为:2;
(4)FeO42-中铁元素化合价是最高价,所以该离子具有强氧化性,能和强还原性的物质反应,氯气和氧气具有强氧化性,所以不能和高铁酸根离子反应,二氧化硫和硫化氢具有强还原性,所以能和高铁酸根离子反应,故答案为:B、C.
分析:(1)根据题意知,次氯酸钠和氯酸钠都是氧化剂,A是还原剂,则A失电子化合价升高,且溶液中含有硫酸,根据元素守恒判断A物质、C物质,然后根据氧化还原反应中得失电子数相等结合电荷守恒、原子守恒配平方程式;根据电子得失守恒可知相同质量NaClO3和NaClO,NaClO3得到的电子多,氧化更多的Fe2+来分析;
(2)根据氧化还原反应中得失电子数相等结合电荷守恒、原子守恒配平方程式;
(3)根据化合价确定反应中电子转移的数目,然后根据电子转移的数目与氢氧化铁质量之间的关系式计算n值;
(4)根据高铁酸根离子中铁元素的化合价知高铁酸根离子具有强氧化性,能和强还原性的物质反应.
点评:本题考查了氧化还原反应及其配平,难度不大,根据得失电子数相等来配平方程式即可,抓住元素化合价的变化是解题的关键.