Question

（12分）利用染化廠的廢料鐵泥（主要成分是Fe₂O₃、FeO和鐵）制備可用于隱形飛機(jī)涂層的納米四氧化三鐵的生產(chǎn)流程為：

請(qǐng)回答：

（1）過程①主要反應(yīng)的離子方程式為                     。

（2）已知?dú)溲趸瘉嗚F的K_sp=4.87×10^-17，氫氧化鐵的K_sp=2.6×10^-39。

當(dāng)溶液中某離子濃度不高于1×10^-5 mol·L^-1時(shí)，可以認(rèn)為該離子已經(jīng)完全沉淀。通過計(jì)算所得數(shù)據(jù)說明過程②調(diào)節(jié)pH=9的原因是                   。

（3）物質(zhì)D的主要產(chǎn)物中鐵、氫、氧三種元素的質(zhì)量比為56∶1∶32， 則過程③主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為         。

（4）已知Fe²⁺在弱堿性溶液中還原性較強(qiáng)，圖11是研究過程④的實(shí)驗(yàn)所得，則該反應(yīng)所需的時(shí)間控制在     小時(shí)左右，較為適宜。

（5）某工廠處理廢鐵泥（測得鐵元素含量為16.8 %）的能力為10噸/小時(shí)，生產(chǎn)納米四氧化三鐵的產(chǎn)量為4.64噸/小時(shí)。如不考慮過程④以后生產(chǎn)中Fe²⁺的氧化，則該工廠每小時(shí)消耗鐵粉的質(zhì)量為           千克。

 

Answer 1

【答案】

（1）2Fe³⁺ + Fe ＝ 3Fe²⁺   （2分）   （2）當(dāng)pH=9時(shí)，c(Fe²⁺)＝4.87×10^-7mol·L^—1 （2分）

（3）2Fe(OH)₂ +H₂O₂＝2FeO(OH)+2H₂O（物質(zhì)D寫成Fe(OH)O或FeHO₂、FeO₂H均可以）（2分）     （4）0.16（2分）       （5）560（4分）

【解析】（1）濾液A中含有鐵離子，所以方程式為2Fe³⁺ + Fe ＝ 3Fe²⁺。

（2）根據(jù)氫氧化亞鐵的溶度積常數(shù)可知，當(dāng)pH＝9時(shí)，c(Fe²⁺)＝4.87×10^-7mol·L^—1，此時(shí)已經(jīng)完全沉淀。

（3）鐵、氫、氧三種元素的質(zhì)量比為56∶1∶32，則原子個(gè)數(shù)之比時(shí)1︰1︰2，即化學(xué)式為FeO(OH)，所以反應(yīng)式是2Fe(OH)₂ +H₂O₂＝2FeO(OH)+2H₂O。

（4）根據(jù)圖11可知，當(dāng)溶液顯弱堿性時(shí)，對(duì)應(yīng)的時(shí)間大約是0.16h。

（5）4.64噸四氧化三鐵中鐵的質(zhì)量是＝3.36噸，其中相當(dāng)于氧化鐵的質(zhì)量是2.24噸，另外的鐵來自于亞鐵離子。10噸鐵泥中鐵的質(zhì)量是16.8 %×10＝1.68噸，所以需要鐵粉的質(zhì)量是2.24噸－1.68噸＝0.56噸。