Question

某興趣小組用廢鐵泥（主要成分為Fe₂O₃、FeO和少量Fe）制備磁性Fe₃O₄納米材料的流程示意圖如下：

Fe

已知：R＝，步驟⑤中，相同條件下測(cè)得Fe₃O₄的產(chǎn)率與R的關(guān)系如圖所示。

（1）步驟②中，主要反應(yīng)的離子方程式是______。
（2）已知：Fe³⁺在pH＝2.8時(shí)沉淀完全； Fe²⁺在pH＝6.3時(shí)開(kāi)始沉淀，在pH＝8.3時(shí)沉淀完全。
步驟③中，用NaOH溶液調(diào)pH至9，原因是______。
（3）濁液D中鐵元素以FeOOH形式存在。步驟④中，反應(yīng)的化學(xué)方程式是______。
（4）下列說(shuō)法正確的是______（選填字母）。
a．步驟④中，當(dāng)反應(yīng)完成后需再加熱一段時(shí)間
b．步驟⑤中，反應(yīng)過(guò)程中需要不斷補(bǔ)充堿液
c．步驟⑤恰好反應(yīng)時(shí)，n(FeOOH)/n(Fe²⁺)="2:1"
d．當(dāng)n(濁液D中FeOOH)/n(濾液B中的鐵元素)=4/7時(shí)，F(xiàn)e₃O₄的產(chǎn)率最高

Answer 1

（1）2Fe³⁺＋Fe＝3Fe²⁺
（2）使亞鐵離子沉淀完全
（3）2Fe(OH)₂+H₂O₂=2FeOOH+2H₂O
（4）a b c

試題分析：（1）濾液A中含有Fe³⁺，加入Fe后發(fā)生反應(yīng)：2Fe³⁺＋Fe＝3Fe²⁺
（2）Fe²⁺在pH＝8.3時(shí)沉淀完全，所以步驟③中，用NaOH溶液調(diào)pH至9，亞鐵離子沉淀完全。
（3）濁液C含有Fe(OH)₂，加入H₂O₂，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成FeOOH，化學(xué)方程式為：2Fe(OH)₂+H₂O₂=2FeOOH+2H₂O。
（4）a、步驟④中，當(dāng)反應(yīng)完成后需再加熱一段時(shí)間，可除去剩余的H₂O₂，正確；b、步驟⑤發(fā)生的反應(yīng)為：2FeOOH+Fe²⁺+2OH?=Fe₃O₄+2H₂O，消耗OH?，所以需要不斷補(bǔ)充堿液，正確；c、步驟⑤恰好反應(yīng)時(shí)，生成Fe₃O₄，+3價(jià)的Fe與+2價(jià)的Fe物質(zhì)的量之比為2:1，所以n(FeOOH)/n(Fe²⁺)=2:1，正確；d、根據(jù)圖像可知，F(xiàn)e₃O₄的產(chǎn)率最高時(shí)，+3價(jià)Fe與+2價(jià)Fe物質(zhì)的量之比為1.75，所以當(dāng)n(濁液D中FeOOH)/n(濾液B中的鐵元素)=4/7時(shí)，F(xiàn)e₃O₄的產(chǎn)率不是最高，錯(cuò)誤。