Question

【題目】工業(yè)上可以用廢鐵屑制備活性Fe3O4，流程如下圖：

(1)在制備過(guò)程中，要將塊狀固體原料粉碎、磨成粉末，作用是________________________

(2)在合成池里生成Fe3O4的離子方程式為__________________________

(3)根據(jù)流程可知，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________

(4)某同學(xué)利用廢鐵屑（含F(xiàn)e和Fe2O3）來(lái)制取FeCl3·6H2O晶體，同時(shí)測(cè)定混合物中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，裝置如圖（夾持裝置略，氣密性已檢驗(yàn)）：

操作步驟如下：

I．打開彈簧夾K1、關(guān)閉彈簧夾K2，并打開活塞a，緩慢滴加鹽酸。

Ⅱ．當(dāng)……時(shí)，關(guān)閉彈簧夾K1打開彈簧夾K2，當(dāng)A中溶液完全進(jìn)入燒杯后關(guān)閉活塞a。

Ⅲ．將燒杯中溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾后得到FeC13·6H2O晶體。

請(qǐng)回答：

① 操作Ⅱ中“……”的內(nèi)容是______________，燒杯中的現(xiàn)象是_________________，并有氣泡產(chǎn)生。相應(yīng)的方程式是________________、________________。（是離子反應(yīng)的寫離子方程式）

②若混合物質(zhì)量為m g，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后測(cè)得B中所得的氣體是V mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況時(shí)），該同學(xué)由此計(jì)算出此廢鐵屑中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是，該數(shù)值比實(shí)際數(shù)值偏低，若實(shí)驗(yàn)過(guò)程操作無(wú)誤，偏低的原因是______________________。

Answer 1

【答案】增大反應(yīng)物之間的接觸面積，增加反應(yīng)速率，提高生產(chǎn)效率 Fe2++2Fe3++8OH－＝Fe3O4+4H2O 4：1 當(dāng)A中固體完全消失 無(wú)色溶液逐漸變黃 2Fe2＋＋H2O2+2H+＝2Fe3＋+2H2O 2H2O2 2H2O+O2↑ Fe3＋和Fe發(fā)生反應(yīng)消耗部分Fe，使與鹽酸反應(yīng)的Fe相應(yīng)減少

【解析】

根據(jù)物質(zhì)的制備、分離和提純的操作及注意事項(xiàng)分析解答；根據(jù)氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)和特征分析解答；根據(jù)鐵及其化合物的性質(zhì)分析解答。

(1) 固體的表面積越大，反應(yīng)速率越快，所以在工業(yè)生產(chǎn)中，將塊狀固體磨成粉末，并在反應(yīng)池中安裝攪拌機(jī)，目的是增加反應(yīng)速率，故答案為：增大反應(yīng)物之間的接觸面積，增加反應(yīng)速率，提高生產(chǎn)效率；

(2) Fe2+與Fe3+在堿性條件下反應(yīng)生成Fe3O4，反應(yīng)的離子方程式為：Fe2++2Fe3++8OH-=Fe3O4↓+4H2O；故答案為：Fe2++2Fe3++8OH-=Fe3O4↓+4H2O；

(3) 沒(méi)有氣體產(chǎn)生，說(shuō)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1molFeO和1molFe2O3，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=mol；y=mol，故Fe2O3與Fe物質(zhì)的量之比為4：1；故答案為：4：1；

(4) ①當(dāng)A中固體完全消失，鐵完全和鹽酸反應(yīng)后，反應(yīng)結(jié)束；當(dāng)A中溶液完全進(jìn)入燒杯，生成的FeCl2被氧化成黃色的FeCl3，生成的FeCl3作催化劑，使H2O分解，反應(yīng)的方程式為：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，2H2O2 2H2O+O2↑，故答案是：當(dāng)A中固體完全消失；無(wú)色溶液逐漸變黃，有氣泡產(chǎn)生；2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，2H2O2 2H2O+O2↑；

②由于廢鐵屑中含有Fe2O3，和鹽酸反應(yīng)生成的Fe3+能夠和Fe反應(yīng)，導(dǎo)致Fe減少，置換的氫氣體積減少，故答案是：Fe3+和Fe發(fā)生反應(yīng)消耗部分Fe，使與鹽酸反應(yīng)的Fe相應(yīng)減少。