問題ページにもどる

この問題のポイント

問1．鉄の工業的製法はこのような過程となっています。

これを参考にすると、   (ア)   ～   (ウ)   に入る語句を答えることができるでしょう。
次に、鉄（Ⅱ）イオン$\ce{Fe^2+}$と鉄（Ⅲ）イオン$\ce{Fe^3+}$についてですが、この2つのイオンは、イオン自体の色やいろいろな物質と反応させたときの沈殿物の色に特徴があります。

   (エ)   ・   (オ)   に入る語句はこの表からわかると思います。

問2．$\ce{Fe^2+}$に$\ce{OH-}$を加えて反応させるということになるので、問1.の解説にある表を参考にすると、$\ce{Fe(OH)2}$の緑白色の沈殿ができるとわかります。この$\ce{Fe(OH)2}$が化合物Ⓐというわけです。

問3．$\ce{Fe}$のみ水素よりイオン化傾向が大きいので、希硫酸を加えると水素を発生して溶解することになります。
ちなみに、鉄（$\ce{Fe}$）にはこのような性質がありますので、まとめてチェックしましょう。

問4．鉄鉱石のうち、赤鉄鉱は$\ce{Fe2O3}$、磁鉄鉱は$\ce{Fe3O4}$という化学式で表されます。この問題では赤鉄鉱の反応式を書けばよいので、問1.の解説に出てきた化学反応式（コークスなどから出る一酸化炭素に還元されて鉄ができる）を書けば解答となります。

ちなみに、$\ce{Fe2O3}$、つまり酸化鉄（Ⅱ）がいきなり鉄に変化するというわけではなく、このような段階的な還元がされて最終的に鉄へと変化します。

$\ce{3Fe2O3 + CO -> 2Fe3O4 + CO2}$（酸化鉄（Ⅲ）に還元）
↓
$\ce{Fe3O4 + CO -> 3FeO + CO2}$（酸化鉄に還元）
↓
$\ce{FeO + CO -> Fe + CO2}$（鉄に還元）

問5．鉄（Ⅱ）イオンを鉄（Ⅲ）イオンに酸化させるうえで二クロム酸イオンとの反応が必要と考えられますが、鉄（Ⅱ）イオンと二クロム酸イオンの半反応式は次のようになります。
$\ce{Fe^2+ -> Fe^3+ + e-}$
$\ce{Cr2O7^2- + 14H+ + 6e- -> 2Cr^3+ + 7H2O}$

よって、イオン反応式は次のようになります。
$\ce{Cr2O7^2- + 6Fe^2+ + 14H+ -> 6Fe^3+ + 2Cr^3+ + 7H2O}$ $\ce{Cr2O7^2- + 6Fe^2+ + 14H+ \\ -> 6Fe^3+ + 2Cr^3+ + 7H2O}$

これより、二クロム酸イオンのモル数に対し、鉄（Ⅱ）イオンのモル数はその6倍が必要になることがわかります。

二クロム酸カリウムを含む水溶液は0.20mol/Lのモル濃度で20mL、つまり0.02Lを要したので、二クロム酸イオンは
0.20×0.02 = 0.004molあったことになります。

よって、鉄（Ⅱ）イオンのモル数は0.004×6 = 0.024mol必要ということになるので、$\ce{Fe^2+}$のモル濃度を$x$〔mol/L〕とすると、採取したのは100mL = 0.1Lなので、
$x×0.1 = 0.024$
$x = 0.024÷0.1 = 0.24$〔mol/L〕

答え．
問1．
   (ア)   …コークス
   (イ)   …銑鉄
   (ウ)   …鋼
   (エ)   …濃青
   (オ)   …血赤
問2．
$\ce{Fe(OH)2}$
問3．
$\ce{Fe + H2SO4 -> FeSO4 + H2}$
問4．
$\ce{Fe2O3 + 3CO -> 2Fe + 3CO2}$
問5．
0.24〔mol/L〕

©All Rights Reserved