Question

16．利用廢鐵屑（含少量鐵銹--Fe₂O₃）制備納米Fe₃O₄的流程如圖1：

用如圖2裝置制備溶液A，其實(shí)驗(yàn)步驟為：
Ⅰ．打開(kāi)k₁，關(guān)閉k₂，并打開(kāi)k₃，緩慢滴加鹽酸；
Ⅱ．當(dāng)…時(shí)，關(guān)閉k₃，對(duì)裝置E進(jìn)行讀數(shù)操作；
Ⅲ．關(guān)閉k₁，打開(kāi)k₂、k₃，使C容器中的溶液完全進(jìn)入燒杯；
Ⅳ．往燒杯中加入適量試劑X，得到溶液A．
請(qǐng)回答：
（1）盛放鹽酸的儀器名稱為分液漏斗．
（2）要粗略測(cè)定廢鐵屑中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，可通過(guò)裝置E測(cè)出C容器中生成氣體的體積．
①下列相關(guān)敘述正確的是c（填選項(xiàng)字母）
a．用CCl₄代替E中的水，測(cè)得氣體的體積更準(zhǔn)確
b．量氣管壓入水準(zhǔn)管的水過(guò)多而溢出，會(huì)導(dǎo)致測(cè)定失敗
c．必須待裝置恢復(fù)到室溫且量氣管與水準(zhǔn)管兩端液面相平才可進(jìn)行讀數(shù)
②操作Ⅱ中“…”的內(nèi)容是容器C中固體完全消失或容器C中不產(chǎn)生氣泡．
（3）制備溶液A，試劑X可以選擇abd（填選項(xiàng)字母）．
a．H₂O₂           b．Cl₂         c．SO₂            d．HNO₃
（4）寫(xiě)出由溶液A制備納米Fe₃O₄的離子方程式Fe²⁺+2Fe³⁺+8OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂O，制備過(guò)程中須持續(xù)通入N₂，原因是在 N₂氣流下，防止Fe²⁺被氧化．
（5）Fe₃O₄的純度通常可用碘量法測(cè)定：稱取m g Fe₃O₄樣品，溶于稀鹽酸，配制成100mL溶液；取出10.00mL，加入稍過(guò)量的KI溶液，充分反應(yīng)后，滴入幾滴淀粉溶液，并用c mol•L^-1 Na₂S₂O₃溶液滴定，消耗V mL（已知：I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-）．
①滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是溶液藍(lán)色褪去，且半分鐘不變色．
②樣品中Fe₃O₄的質(zhì)量分?jǐn)?shù)$\frac{116cV}{m}$%．

Answer 1

分析 鐵屑用稀鹽酸溶解得到氯化亞鐵溶液，調(diào)節(jié)溶液pH并加熱試劑X，將部分氧化為Fe²⁺氧化成Fe³⁺，可以是過(guò)氧化氫或氯水等，再加入NaOH溶液，加熱得到納米Fe₃O₄．
（1）盛放鹽酸的儀器為分液漏斗；
（2）①a．氫氣不溶于水、四氯化碳，但CCl₄易揮發(fā)；
b．量氣管壓與水準(zhǔn)管液面等高，即可測(cè)定氫氣體積；
c．讀數(shù)是保證裝置內(nèi)壓強(qiáng)與外界大氣壓相等，氣體受熱溫度體積會(huì)增大，冷卻后體積會(huì)減�。�
②操作Ⅱ是測(cè)量生成氫氣體積，需要裝置C中Fe完全反應(yīng)；
（3）制備溶液A，試劑X是將部分氧化為Fe²⁺氧化成Fe³⁺，需要選擇具有強(qiáng)氧化性的物質(zhì)；
（4）Fe²⁺、Fe³⁺在堿性、加熱條件下反應(yīng)得到Fe₃O₄，還有水生成；制備中防止亞鐵離子被氧氣氧化；
（5）①鐵離子將碘離子氧化為碘單質(zhì)，加入淀粉溶液呈藍(lán)色，滴定終點(diǎn)時(shí)藍(lán)色褪去；
②根據(jù)關(guān)系式：Fe₃O₄～2Fe³⁺～I(xiàn)₂～2S₂O₃^2-計(jì)算．

解答 解：鐵屑用稀鹽酸溶解得到氯化亞鐵溶液，調(diào)節(jié)溶液pH并加熱試劑X，將部分氧化為Fe²⁺氧化成Fe³⁺，可以是過(guò)氧化氫或氯水等，再加入NaOH溶液，加熱得到納米Fe₃O₄．
（1）盛放鹽酸的儀器為分液漏斗，
故答案為：分液漏斗；
（2）①a．氫氣不溶于水、四氯化碳，不影響沉淀氫氣體積，且CCl₄易揮發(fā)，污染空氣，故a錯(cuò)誤；
b．量氣管壓入水準(zhǔn)管的水過(guò)多而溢出，但量氣管壓與水準(zhǔn)管液面等高，即可測(cè)定氫氣體積，不會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗，故b錯(cuò)誤；
c．讀數(shù)是保證裝置內(nèi)壓強(qiáng)與外界大氣壓相等，氣體受熱溫度體積會(huì)增大，冷卻后體積會(huì)減小，應(yīng)恢復(fù)室溫，故c正確，
故選：c；
②操作Ⅱ是測(cè)量生成氫氣體積，需要裝置C中Fe完全反應(yīng)，容器C中固體完全消失或容器C中不產(chǎn)生氣泡，說(shuō)明反應(yīng)完全，
故答案為：容器C中固體完全消失或容器C中不產(chǎn)生氣泡；
（3）制備溶液A，試劑X是將部分氧化為Fe²⁺氧化成Fe³⁺，需要選擇具有強(qiáng)氧化性的物質(zhì)，可以是氯水、過(guò)氧化氫或硝酸，鐵離子可以氧化二氧化硫，
故選：abd；
（4）Fe²⁺、Fe³⁺在堿性、加熱條件下反應(yīng)得到Fe₃O₄，還有水生成，反應(yīng)離子方程式為：Fe²⁺+2Fe³⁺+8OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂O，在 N₂氣流下，防止Fe²⁺被氧化
故答案為：Fe²⁺+2Fe³⁺+8OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂O；在 N₂氣流下，防止Fe²⁺被氧化；
（5）①鐵離子將碘離子氧化為碘單質(zhì)，加入淀粉溶液呈藍(lán)色，用Na₂S₂O₃溶液滴定滴定碘單質(zhì)，滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是：溶液藍(lán)色褪去，且半分鐘不變色，
故答案為：溶液藍(lán)色褪去，且半分鐘不變色；
②設(shè)樣品中Fe₃O₄的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為a，則：
Fe₃O₄～2Fe³⁺～I(xiàn)₂～2S₂O₃^2-
232g              2mol
ma g            V×10^-3L×c mol/L×$\frac{100mL}{10mL}$
所以232g：ma g=2mol：V×10^-3L×c mol/L×$\frac{100mL}{10mL}$
解得a=$\frac{116cV}{m}$%
故答案為：$\frac{116cV}{m}$%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)與定量測(cè)定實(shí)驗(yàn)，關(guān)鍵是對(duì)原理的理解，掌握氣體體積測(cè)量方法與滴定中關(guān)系式計(jì)算，熟練掌握元素化合物性質(zhì)，題目培養(yǎng)了學(xué)生分析能力、知識(shí)遷移運(yùn)用能力．