Question

（2011?廈門一模）利用染化廠的廢料鐵泥（主要成分是Fe₂O₂、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）在物質(zhì)分類中，納米四氧化三鐵的主要成分屬于

氧化物

；
（2）過程①主要反應(yīng)的離子方程式為

2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺

；
（3）已知?dú)溲趸瘉嗚F的K_sp=1×10^-13，氫氧化鐵的K_sp=1×10^-26，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

當(dāng)pH=9時(shí)，F(xiàn)e²⁺的濃度為5×10^-5mol?L^-1，已完全沉淀

；
（4）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

2Fe（OH）₂+H₂O₂=2FeO（OH）+2H₂O

；
（5）已知Fe³⁺在弱堿性溶液中還原性較強(qiáng)，圖是研究過程④的實(shí)驗(yàn)所得，該實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是

隨著反應(yīng)時(shí)間的增加，溶液的PH下降，可確定該反應(yīng)的最佳時(shí)間是0.16h

；
（6）為研究本流程中雙氧水的用量，調(diào)節(jié)的pH、反應(yīng)時(shí)間三個(gè)關(guān)鍵生產(chǎn)條件，需要進(jìn)行七組實(shí)驗(yàn)．
①每組實(shí)驗(yàn)需要測(cè)定并計(jì)算得出的數(shù)據(jù)是

納米四氧化三鐵的產(chǎn)率

；
②若實(shí)驗(yàn)序號(hào)1是該流程的理論最佳生產(chǎn)條件，請(qǐng)?jiān)诒碇刑钊雽?shí)驗(yàn)序號(hào)為5、6、7的三組實(shí)驗(yàn)條件．      

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	雙氧水（mL）	pH	反應(yīng)時(shí)間
1	0.5	11	3
2	0.4	11	3
3	0.6	11	3
4	0.5	10	3
5
6
7

Answer 1

分析：（1）四氧化三鐵屬于氧化物；
（2）過程①為Fe³⁺與Fe反應(yīng)；
（3）根據(jù)水的離子積為1×10^-14，當(dāng)pH=9時(shí)，OH^-的濃度為1×10^-4mol?L^-1，根據(jù)氫氧化亞鐵的K_sp=1×10^-13，得Fe²⁺的濃度為5×10^-5mol?L^-1；
（4）根據(jù)鐵、氫、氧三種元素的質(zhì)量比求D原子最簡(jiǎn)個(gè)數(shù)比；
（5）已知Fe²⁺在弱堿性溶液中還原性較強(qiáng)，當(dāng)時(shí)間超過0.16小時(shí)，F(xiàn)e²⁺易氧化，所以最佳反應(yīng)時(shí)間為0.16h；
（6）①本題要得到產(chǎn)品納米四氧化三鐵，且以數(shù)據(jù)說明；
②表格中雙氧水的濃度必須是0.5，pH=11，反應(yīng)時(shí)間=3，依題意：本題是單一變量的對(duì)比試驗(yàn)，而且雙氧水的濃度已試驗(yàn)序號(hào)1，2，3研究了，因此現(xiàn)只研究PH和反應(yīng)時(shí)間．

解答：解：（1）四氧化三鐵屬于氧化物；故答案為：氧化物；
（2）Fe³⁺與Fe反應(yīng)生成Fe²⁺，反應(yīng)的離子方程式為2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，故答案為：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺；
（3）根據(jù)水的離子積為1×10^-14，當(dāng)pH=9時(shí)，OH^-的濃度為1×10^-4mol?L^-1，根據(jù)氫氧化亞鐵的K_sp=1×10^-13，得Fe²⁺的濃度為5×10^-5mol?L^-1，
故答案為：當(dāng)pH=9時(shí)，F(xiàn)e²⁺的濃度為5×10^-5mol?L^-1，已完全沉淀；
（4）根據(jù)物質(zhì)D鐵、氫、氧三種元素的質(zhì)量比為56：1：32，則它們的個(gè)數(shù)比為：1：1：2，故物質(zhì)D為：FeO（OH），反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Fe（OH）₂+H₂O₂=2FeO（OH）+2H₂O，
故答案為：2Fe（OH）₂+H₂O₂=2FeO（OH）+2H₂O （物質(zhì)D寫成Fe（OH）O或FeHO₂、FeO₂H均可以）；
（5）Fe²⁺在弱堿性溶液中還原性較強(qiáng)，因此我們PH值要在酸性或者強(qiáng)堿性，但Ⅰ．工業(yè)生產(chǎn)要考慮生產(chǎn)效率，時(shí)間越短要好．Ⅱ．堿性（PH＞9）太強(qiáng)使Fe²⁺沉淀，綜合考慮最佳反應(yīng)時(shí)間為0.16h，故答案為：隨著反應(yīng)時(shí)間的增加，溶液的PH下降，可確定該反應(yīng)的最佳時(shí)間是0.16h
（6）①本題要得到產(chǎn)品納米四氧化三鐵，且以數(shù)據(jù)說明．故答案為：納米四氧化三鐵的產(chǎn)率；
②表格中雙氧水的濃度必須是0.5，pH=11，反應(yīng)時(shí)間=3，依題意：本題是單一變量的對(duì)比試驗(yàn)，而且雙氧水的濃度已試驗(yàn)序號(hào)1，2，3研究了，因此現(xiàn)只研究PH和反應(yīng)時(shí)間．表格中雙氧水的濃度必須是0.5，pH有兩個(gè)11，一個(gè)大于11即可，可以是12、13等．反應(yīng)時(shí)間必須大于、等于、小于3各一個(gè)．
故答案為：

點(diǎn)評(píng)：本題考查鐵的氫氧化物和離子積常數(shù)的應(yīng)用，掌握實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)是解題的關(guān)鍵．