Question

8．如圖是氧化沉淀法生產復印用高檔Fe₃O₄粉的部分工藝流程簡圖．

（1）試劑X是NaOH（寫化學式）．
（2）操作Y的名稱為過濾，該操作需要的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、漏斗等，玻璃棒在此操作中的主要作用是引流．
（3）硫酸與氧化鐵的反應的化學方程式為3H₂SO₄+Fe₂O₃=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O．
（4）往鐵粉（含少量氧化鐵）中加入硫酸，除鐵、氧化鐵與硫酸發生反應外，一定還發生其它反應．作出這種判斷的依據是生成物只有一種．
（5）通入氧氣時的化學方程式是：4Fe（OH）₂+2H₂O+O₂═4Fe（OH）₃（請補充完整）4Fe（OH）₂+2+O₂═4Fe（OH）₃，由沉淀獲得Fe₃O₄的過程中發生的反應為Fe（OH）₂+2Fe（OH）₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂O，因此，通入氧氣時，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．
（6）取該實驗中FeSO₄溶液100g，向其中滴加足量的NaOH溶液，測得Fe（OH）₂沉淀的質量為4.05g，試計算：
①FeSO₄溶液中溶質的質量分數是多少（精確到0.01%）．
②最終得到產品四氧化三鐵質量．（精確到0.01）

Answer 1

分析 由硫酸亞鐵轉化為氫氧化亞鐵和硫酸鈉可以得出試劑1為氫氧化鈉．將混合物中沉淀和溶液分開的操作是過濾，過濾時玻璃棒起引流的作用．酸與金屬氧化物發生復分解反應．由我們初中知識可知往鐵粉（含少量氧化鐵）中加入硫酸，鐵、氧化鐵與硫酸發生反應生成硫酸亞鐵和硫酸鐵，但生成物中只有硫酸亞鐵，可見在里面一定還發生了我們并不知道的其它反應．根據反應的化學方程式和提供的數據可以進行相關方面的計算．

解答 解：（1）FeSO₄與試劑1生成了Fe（OH）₂和Na₂SO₄，所以試劑1為氫氧化鈉；故答案為：NaOH； 
（2）將混合物中沉淀和溶液分開的操作是過濾，該操作需要的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、漏斗，過濾時玻璃棒起引流的作用；故答案為：過濾；漏斗；引流；  
（3）氧化鐵與硫酸反應生成硫酸鐵和水，反應的化學方程式為3H₂SO₄+Fe₂O₃=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O；故答案為：3H₂SO₄+Fe₂O₃=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O；
（4）鐵、氧化鐵與硫酸發生反應生成硫酸亞鐵和硫酸鐵，但生成物中只有硫酸亞鐵，可見在里面一定還發生了我們并不知道的其它反應．故答案為：生成物只有一種；
（5）根據氫氧化亞鐵與氧氣、水反應生成氫氧化鐵，所以化學方程式為4Fe（OH）₂+2H₂O+O₂═4Fe（OH）₃．故填：4Fe（OH）₂+2H₂O+O₂═4Fe（OH）₃．
由沉淀獲得Fe₃O₄的過程中發生的反應為Fe（OH）₂+2Fe（OH）₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂O，因此，通入氧氣時，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：防止氫氧化亞鐵被完全氧化成氫氧化鐵．
（6）設硫酸亞鐵質量為x，
FeSO₄+2NaOH=Na₂SO₄+Fe（OH）₂↓，
 152                                   90
  x                                    4.05g
$\frac{152}{90}=\frac{x}{4.05g}$
x=6.84g，
FeSO₄溶液中溶質的質量分數是：$\frac{6.84g}{100g}$×100%=6.84%，
設最終得到產品四氧化三鐵質量為y，
由反應過程可知，硫酸亞鐵中的鐵元素完全轉化到四氧化三鐵中，
根據題意有：6.84g×$\frac{56}{152}×100%$=y×$\frac{56×3}{232}×100%$
=3.48g，
答：FeSO₄溶液中溶質的質量分數是6.84%，最終得到產品四氧化三鐵質量是3.48g．

點評 本考點考查了流程圖型物質的制備，由生成物可以判斷反應物，同時也可以根據生成物的種類，來判斷發生了幾個反應，對于我們還沒有學過的反應，不能認為不存在．要結合物質的性質，靈活應用，答案就會迎刃而解．