Question

【題目】納米Fe3O4在生物醫(yī)學和催化劑載體等領域應用前景光明。其制備流程如下：

已知：鋅單質(zhì)溶于強堿生成ZnO22-；Zn（OH）2既能溶于強酸又能溶于強堿。

請回答下列問題：

(l)用NaOH溶液處理廢舊鋅鐵皮的作用有___。

A.去除油污 B．溶解鍍鋅層 C．去除鐵銹 D．鈍化

(2)步驟②生成Zn(OH)2沉淀的離子方程式為____，用離子方程式結(jié)合文字說明該步驟pH不能過小的原因____。調(diào)節(jié)pH的最佳方法是向溶液中通入____（填化學式）。

(3)步驟④反應的離子方程式為_____；為確保納米Fe3O4粒子的純度，應調(diào)整原溶液中Fe2+與所加H2O2的物質(zhì)的量之比為_______。

(4)步驟⑤制得Fe3O4納米粒子的過程，需要在無氧環(huán)境下進行，說明理由__________；T業(yè)生產(chǎn)中可采取___________措施提供無氧環(huán)境。

(5)步驟⑤ _______（填“能”或“不能”）用減壓過濾（抽濾）得到納米Fe3O4粒子？理由是___________。

Answer 1

【答案】AB ZnO22-+2H+=Zn(OH)2↓ 加入酸是為了使ZnO22-轉(zhuǎn)化為Zn（OH）2沉淀，但加入酸不能過多，要防止發(fā)生Zn（OH）2+2H+＝Zn2++2H2O，降低ZnO產(chǎn)量 CO2 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O 3:1 防止Fe2+[或Fe（OH）2]被氧化 持續(xù)通入N 不能 納米粒子太小，抽濾時容易透過濾紙

【解析】

根據(jù)流程圖及已知信息分析得：廢舊鍍鋅鐵皮加入氫氧化鈉溶液中反應，鋅溶解生成偏鋅酸鈉和氫氣，鐵不溶解，過濾得到濾液A為Na2ZnO2，不溶物為Fe，溶液A加稀硫酸使溶液中ZnO22-轉(zhuǎn)化為Zn（OH）2沉淀，再經(jīng)過過濾、洗滌、干燥，灼燒得到ZnO，不溶物Fe中加入稀鹽酸，反應生成氯化亞鐵，加入適量H2O2，氧化部分亞鐵離子為鐵離子，得到含Fe2+、Fe3+的B溶液，再加入NaOH，并通入氮氣排除氧氣，加熱分解，生成四氧化三鐵膠體粒子，據(jù)此分析解答。

（1）氫氧化鈉溶液有助于鐵皮表面的油污水解除去，同時由題干信息知鋅易溶于氫氧化鈉溶液，故答案為：AB；

（2）根據(jù)題給信息知，步驟②為ZnO22-與酸反應生成Zn（OH）2的反應，離子方程式為：ZnO22-+2H+=Zn(OH)2↓；加入酸是為了使ZnO22-轉(zhuǎn)化為Zn（OH）2沉淀，但加入酸不能過多，要防止發(fā)生Zn（OH）2+2H+＝Zn2++2H2O，降低ZnO產(chǎn)量；所得溶液呈堿性，為了不引入新的雜質(zhì)，調(diào)節(jié)pH的最佳方法是向溶液中通入CO2；故答案為：ZnO22-+2H+=Zn(OH)2↓；加入酸是為了使ZnO22-轉(zhuǎn)化為Zn（OH）2沉淀，但加入酸不能過多，要防止發(fā)生Zn（OH）2+2H+＝Zn2++2H2O，降低ZnO產(chǎn)量；CO2；

（3）根據(jù)上述分析步驟④目的是用雙氧水氧化亞鐵離子，反應的離子方程式為2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；Fe3O4粒子中+2鐵與+3價鐵物質(zhì)的量之比為1:2，設Fe2+物質(zhì)的量為x，則根據(jù)離子方程式分析所加H2O2的物質(zhì)的量為：，則應調(diào)整原溶液中Fe2+與所加H2O2的物質(zhì)的量之比為x:=3:1，故答案為：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；3:1；

（4）防止Fe2+[或Fe（OH）2]被氧化，所以步驟⑤制得Fe3O4納米粒子的過程，需要在無氧環(huán)境下進行；工業(yè)上通常通過持續(xù)通入N2提供無氧環(huán)境，故答案為：防止Fe2+[或Fe（OH）2]被氧化；持續(xù)通入N2；

（5）根據(jù)加壓抽濾的原理及納米粒子半徑大小分析，不能用抽濾的方法得到納米Fe3O4粒子，原因是納米粒子太小，抽濾時容易透過濾紙，故答案為：不能；納米粒子太小，抽濾時容易透過濾紙。