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：

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：Fe^3＋在pH＝2.8時(shí)沉淀完全；Fe^2＋在pH＝6.3時(shí)開始沉淀，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)，＝2:1

d．當(dāng)＝時(shí)，F(xiàn)e₃O₄的產(chǎn)率最高

Answer 1

解析：本題考查無(wú)機(jī)化工流程，意在考查考生對(duì)元素化合物的性質(zhì)的理解和應(yīng)用能力。(1)根據(jù)題目信息知濾液A中含有Fe^3＋、Fe^2＋、H^＋，加入Fe，發(fā)生反應(yīng)：Fe＋2Fe^3＋===3Fe^2＋、Fe＋2H^＋===Fe^2＋＋H₂↑，主要反應(yīng)是前者。(2)溶液的pH≥8.3時(shí)，可使Fe^2＋沉淀完全。(3)步驟④中的反應(yīng)物是Fe(OH)₂、H₂O₂，生成物中含有FeOOH。根據(jù)得失電子守恒、元素守恒完成方程式的書寫。(4)步驟④中反應(yīng)完成后，濁液D中可能含有過(guò)量的H₂O₂，需加熱使其分解除去，防止其在步驟⑤中繼續(xù)氧化＋2價(jià)鐵元素，a正確。步驟⑤是FeOOH與Fe^2＋反應(yīng)制備納米Fe₃O₄，根據(jù)反應(yīng)環(huán)境可知其反應(yīng)的離子方程式為2FeOOH＋Fe^2＋＋2OH^－===Fe₃O₄＋2H₂O，所以反應(yīng)過(guò)程中需要不斷補(bǔ)充堿液，b正確。Fe₃O₄中與的物質(zhì)的量之比為2:1，所以步驟⑤恰好反應(yīng)時(shí)，F(xiàn)eOOH與Fe^2＋的物質(zhì)的量之比為2:1，c正確。觀察圖像可知，F(xiàn)e₃O₄的產(chǎn)率最高時(shí)，R＝＝1.75＝，即d項(xiàng)中所給的物質(zhì)的量之比應(yīng)為7:4，故d錯(cuò)誤。

答案：(每空2分)(1)2Fe^3＋＋Fe===3Fe^2＋

(2)使亞鐵離子沉淀完全

(3)2Fe(OH)₂＋H₂O₂===2FeOOH＋2H₂O

(4)abc