Question

13．納米級四氧化三鐵是應用最為廣泛的軟磁性材料之一，常用作記錄材料，磁流體材料，催化劑，電子材料等．其在生物技術(shù)領(lǐng)域和醫(yī)學領(lǐng)域也有很好的應用前景．共沉淀法是目前制備納米四氧化三鐵的重要方法，其流程如圖示：

請回答下列問題：（1）實驗室保存溶液A時，需加入鐵粉、硫酸．
（2）為了得到較純的納米Fe₃O₄，F(xiàn)eSO₄•7H₂O 和 FeCl₃•6H₂O的物質(zhì)的量之比最好應為1：2，在此條件下，檢驗鐵元素是否沉淀完全的實驗操作是取少量上層清液，加入KSCN溶液，若溶液不變紅色證明鐵元素沉淀完全．
（3）寫出制備納米Fe₃O₄的離子反應方程式Fe²⁺+2Fe³⁺+8OH^-=Fe₃O₄+4H₂O．
（4）共沉淀法的主要不足是：①得到的Fe₃O₄納米粒子間存在團聚現(xiàn)象②Fe²⁺易被氧化為Fe³⁺，很難控制FeSO₄•7H₂O和FeCl₃•6H₂O的物質(zhì)的量之比為1：2，產(chǎn)品含有雜質(zhì)．
（5）磁流體是電子材料的新秀，它既具有固體的磁性，又具有液體的流動性，下列關(guān)于納米Fe₃O₄磁硫體的說法中不正確的是：A．
A、納米Fe₃O₄磁硫體分散系屬于溶液．
B、納米Fe₃O₄磁硫體可以通過滲析法得到提純．
C、當一束可見光通過該磁硫體時會出現(xiàn)光亮的通路．
D、納米Fe₃O₄磁硫體比較穩(wěn)定．

Answer 1

分析 硫酸亞鐵晶體溶解得到溶液A，氯化鐵晶體溶解得到溶液B，二者混合加入氫氧化鈉溶液加熱發(fā)生反應Fe²⁺+2Fe³⁺+8OH^-=Fe₃O₄+4H₂O，過濾得到納米級四氧化三鐵，
（1）硫酸亞鐵易被氧化為硫酸鐵，硫酸亞鐵為強酸弱堿鹽，易發(fā)生水解；
（2）FeSO₄•7H₂O和FeCl₃•6H₂O在氫氧化鈉溶液中生成四氧化三鐵、水、氯化鈉；根據(jù)電荷守恒可寫出該方程式，根據(jù)方程式求解理論上FeSO₄•7H₂O和FeCl₃•6H₂O的物質(zhì)的量之比；鐵元素沉淀完全的實驗設(shè)計應依據(jù)鐵離子的檢驗方法設(shè)計，鐵離子遇到硫氰酸鉀溶液變紅色；
（3）FeSO₄•7H₂O和FeCl₃•6H₂O在氫氧化鈉溶液中生成四氧化三鐵、水、氯化鈉；根據(jù)電荷守恒可寫出該反應的離子方程式；
（4）共沉淀法制備納米級Fe₃O₄的關(guān)鍵為FeSO₄•7H₂O和FeCl₃•6H₂O的物質(zhì)的量之比為1：2，F(xiàn)e²⁺易被氧化為Fe³⁺，產(chǎn)品有雜質(zhì)；
（5）根據(jù)題意磁流體分散系分散質(zhì)粒子直徑在10納米以下，屬于膠體的范疇，所以應具備膠體的性質(zhì)，根據(jù)膠體的性質(zhì)分析．

解答 解：（1）硫酸亞鐵易被氧化為硫酸鐵，常加入少量鐵粉防止亞鐵離子被氧化，加入硫酸防止其水解，
故答案為：鐵粉、硫酸；
（2）生成Fe₃O₄的反應物為Fe²⁺、Fe³⁺和OH^-，根據(jù)電荷守恒可寫出該離子方程式為Fe²⁺+2Fe³⁺+8OH^-=Fe₃O₄+4H₂O，化學方程式為FeSO₄•7H₂O+2FeCl₃•6H₂O+8NaOH=Fe₃O₄↓+17H₂O+Na₂SO₄+6NaCl，F(xiàn)eSO₄•7H₂O和FeCl₃•6H₂O的物質(zhì)的量之比為1：2，在此條件下，檢驗鐵元素是否沉淀完全的實驗操作是取少量上層清液，加入KSCN溶液，若溶液不變紅色證明鐵元素沉淀完全，
故答案為：1：2，取少量上層清液，加入KSCN溶液，若溶液不變紅色證明鐵元素沉淀完全；
（3）制備納米Fe₃O₄的離子反應方程式為：Fe²⁺+2Fe³⁺+8OH^-=Fe₃O₄+4H₂O，
故答案為：Fe²⁺+2Fe³⁺+8OH^-=Fe₃O₄+4H₂O；
（4）共沉淀法制備納米級Fe₃O₄的反應為FeSO₄•7H₂O+2FeCl₃•6H₂O+8NaOH=Fe₃O₄↓+17H₂O+Na₂SO₄+6NaCl，F(xiàn)e²⁺易被氧化為Fe³⁺，無法控制FeSO₄•7H₂O和FeCl₃•6H₂O的物質(zhì)的量之比為1：2，產(chǎn)品有雜質(zhì)，
故答案為：Fe²⁺易被氧化為Fe³⁺，很難控制FeSO₄•7H₂O和FeCl₃•6H₂O的物質(zhì)的量之比為1：2，產(chǎn)品含有雜質(zhì)；
（5）根據(jù)題意磁流體分散系分散質(zhì)粒子直徑在10納米以下，屬于膠體的范疇，具備膠體的性質(zhì)．
A．分散質(zhì)粒子直徑在10納米以下，所得分散系為膠體，所以不是溶液，故A錯誤；
B．該分散性屬于膠體，膠體可以通過滲析法得到提純，故B正確；
C．該分散性屬于膠體，膠體有丁達爾效應，所以當一束強光通過此磁流體時會出現(xiàn)光亮的通路，故C正確；
D．所得分散系為膠體，較穩(wěn)定，屬于介穩(wěn)體系，故D正確；
故答案為：A．

點評 本題考查含氮、鐵化合物的性質(zhì)以及氧化還原反應，題目難度中等，注意從化合價變化的角度分析氧化還原反應的有關(guān)概念和計算，注意把握題給信息，為解答該題的關(guān)鍵．