Question

【題目】工業(yè)上可以用廢鐵屑制備活性Fe3O4，流程如下圖：

（1）在制備過程中，要將塊狀固體原料粉碎、磨成粉末，作用是________________________

（2）在合成池里生成Fe3O4的離子方程式為__________________________

（3）假如在反應(yīng)池中幾乎沒有氣體產(chǎn)生,根據(jù)流程可知，配料中心很可能使混合物中的Fe2O3與Fe物質(zhì)的量之比接近________

（4）某同學(xué)利用廢鐵屑（含F(xiàn)e和Fe2O3）來制取FeCl3·6H2O晶體，同時(shí)測定混合物中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，裝置如圖（夾持裝置略，氣密性已檢驗(yàn)）：

操作步驟如下：

I．打開彈簧夾K1、關(guān)閉彈簧夾K2，并打開活塞a，緩慢滴加鹽酸。

Ⅱ．當(dāng)……時(shí)，關(guān)閉彈簧夾K1打開彈簧夾K2，當(dāng)A中溶液完全進(jìn)入燒杯后關(guān)閉活塞a。

Ⅲ．將燒杯中溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾后得到FeC13·6H2O晶體。

請(qǐng)回答：

①操作Ⅱ中“……”的內(nèi)容是______________，燒杯中的現(xiàn)象是________________，相應(yīng)的方程式是________________、________________。（是離子反應(yīng)的寫離子方程式）

②若混合物質(zhì)量為m g，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后測得B中所得的氣體是V mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況時(shí)），該同學(xué)由此計(jì)算出此廢鐵屑中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是，該數(shù)值比實(shí)際數(shù)值偏低，若實(shí)驗(yàn)過程操作無誤，偏低的原因是______________________。

Answer 1

【答案】 增大反應(yīng)物之間的接觸面積，增加反應(yīng)速率，提高生產(chǎn)效率 Fe2＋＋2Fe3＋＋8OH－=Fe3O4↓＋4H2O 4：1 當(dāng)A中固體完全消失 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O 2H2O22H2O+O2↑ 無色溶液逐漸變黃，有氣泡產(chǎn)生 Fe3＋和Fe發(fā)生反應(yīng)消耗部分Fe，使與鹽酸反應(yīng)的Fe相應(yīng)減少

【解析】(1)固體的表面積越大，反應(yīng)速率越快，所以在工業(yè)生產(chǎn)中，將塊狀固體磨成粉末，并在反應(yīng)池中安裝攪拌機(jī)，目的是增加反應(yīng)速率；
(2)Fe2+與Fe3+在堿性條件下反應(yīng)生成Fe3O4，反應(yīng)的離子方程式為：Fe2++2Fe3++8OH-=Fe3O4↓+4H2O；
(3)沒有氣體產(chǎn)生，說明鐵剛好使三價(jià)鐵轉(zhuǎn)化為二價(jià)鐵，由于在1molFe3O4中可以認(rèn)為有二價(jià)的氧化亞鐵和三價(jià)的三氧化鐵各1mol，
設(shè)Fe為Xmol，F(xiàn)e2O3為ymol，生成1molFe3O4，根據(jù)Fe+2Fe3+=3Fe2+則有：
X+2Y=3；3X=1
解得X=；Y=，故Fe2O3與Fe物質(zhì)的量之比為4：1；

(4)①當(dāng)A中固體完全消失，鐵完全和鹽酸反應(yīng)后，反應(yīng)結(jié)束；當(dāng)A中溶液完全進(jìn)入燒杯，生成的氯化亞鐵被氧化成黃色的氯化鐵，生成的氯化鐵作催化劑，使雙氧水分解，反應(yīng)的方程式為：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，2H2O2 2H2O+O2↑；
②由于廢鐵屑中含有氧化鐵，和鹽酸反應(yīng)生成的三價(jià)鐵離子能夠和鐵反應(yīng)，導(dǎo)致鐵減少，置換的氫氣體積減少。