Question

14．如圖是氧化沉淀法生產(chǎn)復(fù)印用高檔Fe₃O₄粉的部分工藝流程簡(jiǎn)圖．

已知：硫酸鐵能與鐵反應(yīng)，F(xiàn)e₂（SO₄）₃+Fe═3FeSO₄
（1）試劑X是NaOH（寫化學(xué)式）．
（2）硫酸與氧化鐵的反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe₂O₃+3H₂SO₄═Fe₂（SO₄）₃+3H₂O．
（3）往鐵粉（含少量氧化鐵）中加入硫酸，除鐵、氧化鐵與硫酸發(fā)生反應(yīng)外，一定還發(fā)生其它反應(yīng)．作出這種判斷的依據(jù)是鐵能和氧化鐵與硫酸反應(yīng)生成的硫酸鐵反應(yīng)．
（4）Fe（OH）₂中Fe的化合價(jià)+2，通入氧氣時(shí)的化學(xué)方程式是：（請(qǐng)補(bǔ)充完整）4Fe（OH）₂+2H₂O+O₂═4Fe（OH）₃，由沉淀獲得Fe₃O₄的過程中發(fā)生的反應(yīng)為Fe（OH）₂+2Fe（OH）₃$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂O，因此，通入氧氣時(shí)，必須控制“一定量”，其目的是防止氫氧化亞鐵被完全氧化成氫氧化鐵．
（5）取該實(shí)驗(yàn)中FeSO₄溶液100g，向其中滴加足量的NaOH溶液，測(cè)得Fe（OH）₂沉淀的質(zhì)量為13.5g，試計(jì)算：
①FeSO₄溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是多少（精確到0.1%）．
②最終得到產(chǎn)品四氧化三鐵質(zhì)量．（精確到0.1）

Answer 1

分析 （1）硫酸亞鐵和氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氧化亞鐵沉淀和硫酸鈉；
（2）硫酸與氧化鐵的反應(yīng)生成硫酸鐵和水；
（3）少量氧化鐵和硫酸反應(yīng)生成硫酸鐵和水，鐵和硫酸鐵反應(yīng)生成硫酸亞鐵；
（4）化合物中元素化合價(jià)代數(shù)和為零；
化學(xué)反應(yīng)前后，元素的種類不變，原子的種類、總個(gè)數(shù)不變；
（5）根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式和提供的數(shù)據(jù)可以進(jìn)行相關(guān)方面的計(jì)算．

解答 解：（1）硫酸亞鐵和氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氧化亞鐵沉淀和硫酸鈉，因此試劑X是NaOH．
故填：NaOH．
（2）硫酸與氧化鐵的反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Fe₂O₃+3H₂SO₄═Fe₂（SO₄）₃+3H₂O．
故填：Fe₂O₃+3H₂SO₄═Fe₂（SO₄）₃+3H₂O．
（3）往鐵粉（含少量氧化鐵）中加入硫酸，除鐵、氧化鐵與硫酸發(fā)生反應(yīng)外，一定還發(fā)生其它反應(yīng)．作出這種判斷的依據(jù)是鐵能和氧化鐵與硫酸反應(yīng)生成的硫酸鐵反應(yīng)．
故填：鐵能和氧化鐵與硫酸反應(yīng)生成的硫酸鐵反應(yīng)．
（4）設(shè)氫氧化亞鐵中鐵元素的化合價(jià)為x，
氫氧化亞鐵中，氫元素的化合價(jià)是+1，氧元素化合價(jià)是-2，根據(jù)題意有：x+（-2）×2+（+1）×2=0，
x=+2；
由質(zhì)量守恒定律可知，通入氧氣時(shí)的化學(xué)方程式為：4Fe（OH）₂+2H₂O+O₂═4Fe（OH）₃；
由沉淀獲得Fe₃O₄的過程中發(fā)生的反應(yīng)為Fe（OH）₂+2Fe（OH）₃$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂O，因此，通入氧氣時(shí)，必須控制“一定量”，其目的是防止氫氧化亞鐵被完全氧化成氫氧化鐵．
故填：+2；H₂O；防止氫氧化亞鐵被完全氧化成氫氧化鐵．
（5）設(shè)硫酸亞鐵質(zhì)量為y，
FeSO₄+2NaOH=Na₂SO₄+Fe（OH）₂↓，
152                                   90
y                                     13.5g
$\frac{152}{y}$=$\frac{90}{13.5g}$，
y=22.8g，
FeSO₄溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是：$\frac{22.8g}{100g}$×100%=22.8%，
設(shè)最終得到產(chǎn)品四氧化三鐵質(zhì)量為z，
由反應(yīng)過程可知，硫酸亞鐵中的鐵元素完全轉(zhuǎn)化到四氧化三鐵中，
根據(jù)題意有：22.8g×$\frac{56}{152}$×100%=z×$\frac{168}{232}$×100%，
z=11.6g，
答：FeSO₄溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是22.8%，最終得到產(chǎn)品四氧化三鐵質(zhì)量是11.6g．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查物質(zhì)的性質(zhì)，解答時(shí)要根據(jù)各種物質(zhì)的性質(zhì)，結(jié)合各方面條件進(jìn)行分析、判斷，從而得出正確的結(jié)論．