活性Fe3O4為黑色固體,有磁性,其不溶于水、堿和酒精、乙醚等有機(jī)溶劑中, Fe3O4在潮濕的空氣中或高溫下易被O2氧化。工業(yè)上利用銹蝕廢鐵為原料,利用共沉淀法制備活性Fe3O4(或?qū)憺镕eO·Fe2O3)的流程如下:

(1)在制備過程中將塊狀固體原料粉碎磨成粉末,作用是                      。

(2)設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)方案證明Fe3O4與鹽酸反應(yīng)的產(chǎn)物中含有Fe2+、Fe3+,簡述實(shí)驗(yàn)操作步驟和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象                                                              。

(可供選擇的試劑:KSCN溶液、還原鐵粉、氯水、酸性高錳酸鉀溶液)

(3)假如在反應(yīng)池中幾乎沒有氣體產(chǎn)生,在合成池里所有鐵元素轉(zhuǎn)化為Fe3O4,則根據(jù)相關(guān)反應(yīng)可知,配料中心很可能使混合物中的Fe2O3與Fe物質(zhì)的量之比接近于      

(4)在一次制備Fe3O4的實(shí)驗(yàn)中,由于配料中心反應(yīng)物比例控制不當(dāng),獲得了另一種產(chǎn)品FexOy。取一定量該產(chǎn)品溶于足量鹽酸中,還需通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下224 mLCl2才能把溶液中的Fe2+全部氧化為Fe3+,然后把所得溶液滴加足量NaOH溶液,將沉淀過濾、洗滌、蒸干,灼燒至恒重,得8 g固體。計(jì)算該產(chǎn)品的化學(xué)式。(請(qǐng)寫出計(jì)算過程)

 

【答案】

(1)有利于加快反應(yīng)池中反應(yīng)速率

(2)取2份待檢液,其中一份待檢液滴入KSCN溶液,若顯示血紅色則含有Fe3+,再向另一份待檢液滴入酸性高錳酸鉀溶液,若紫紅色褪去則含有Fe3+

(3)4:1(3分)    (4) Fe5O7或FeO·2Fe2O3(5分)除標(biāo)示外,其余每空2分

【解析】

試題分析:(1)在制備過程中將塊狀固體原料粉碎磨成粉末,作用是增大反應(yīng)物的接觸面積,有利于加快反應(yīng)池中反應(yīng)速率 。(2)由于Fe3O4不溶于水但能溶于酸,如與鹽酸反應(yīng)的產(chǎn)物中含有Fe2+、Fe3+,可分別對(duì)兩種離子進(jìn)行檢驗(yàn),根據(jù)提供的試劑方法如下:取2份待檢液,其中一份待檢液滴入KSCN溶液,若顯示血紅色則含有Fe3+,再向另一份待檢液滴入酸性高錳酸鉀溶液,若紫紅色褪去則含有Fe3+。(3)沒有氣體產(chǎn)生,說明鐵剛好使三價(jià)鐵轉(zhuǎn)化為二價(jià)鐵,由于在1molFe3O4中可以認(rèn)為有二價(jià)的氧化亞鐵和三價(jià)的三氧化鐵各1mol,設(shè)Fe為Xmol,F(xiàn)e2O3為ymol,生成1molFe3O4,根據(jù)Fe+2Fe3+=3Fe2+則有:X+2Y=3,3X=1,解得X=1/3;Y=4/3,故鐵和三氧化鐵的物質(zhì)的量為1:4。(4)在一次制備Fe3O4的實(shí)驗(yàn)中,由于配料中心反應(yīng)物比例控制不當(dāng),獲得了另一種產(chǎn)品FexOy。取一定量該產(chǎn)品溶于足量鹽酸中,還需通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下224 mLCl2才能把溶液中的Fe2+全部氧化為Fe3+,然后把所得溶液滴加足量NaOH溶液,將沉淀過濾、洗滌、蒸干,灼燒至恒重,得8 g固體。計(jì)算該產(chǎn)品的化學(xué)式。(請(qǐng)寫出計(jì)算過程) 根據(jù)2Fe2++Cl2=2Fe3+ +2 Cl-,由224 mLCl2可知氯氣的物質(zhì)的量為0.01mol,F(xiàn)e2+為0.02mol。得到8 g固體為三氧化二鐵,物質(zhì)的量為0.05mol,則Fe3+為0.03mol,故化學(xué)式為Fe10O13或4FeO·3Fe2O3。

考點(diǎn):本考點(diǎn)屬于物質(zhì)的推斷題,做本類題型時(shí),要注意題目給出的信息,利用已知條件來解決有關(guān)的問題.考查了金屬鐵的化學(xué)性質(zhì),和相關(guān)計(jì)算。

 

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