Question

下圖是氧化沉淀法生產復印用高檔Fe₃O₄粉的工藝流程簡圖，根據要求回答問題．（查閱資料知：工業綠礬（FeSO₄?7H₂O）是一種結晶水合物．許多物質從水溶液里析出晶體時，晶體里常含有一定數目的水分子，這樣的水分子叫做結晶水．含有結晶水的物質叫做結晶水合物．結晶水合物在受熱時會失去結晶水．）

（1）寫出鐵的另外一種氧化物的化學式是______．
（2）加水溶解過程中，在實驗室里通常要使用的玻璃儀器有燒杯和______，操作A的名稱是______．
（3）副產品P是______，由溶液N獲得該副產品的操作順序是b→______→______→d．
a．過濾　 　 b．加熱濃縮　　　c．冷卻結晶　　d．晶體加熱至完全失去結晶水
（4）通空氣時的化學方程式是4Fe（OH）₂+2H₂O+O₂=4Fe（OH）₃，由沉淀M獲得Fe₃O₄的過程中發生的反應為Fe（OH）₂+2Fe（OH）₃Fe₃O₄+4H₂O，控制“一定量空氣”的目的是______，沉淀M中Fe（OH）₂和Fe（OH）₃的最佳質量比為______．

Answer 1

解：（1）鐵元素有+2、+3價，鐵的氧化物除四氧化三鐵外，還有氧化亞鐵和氧化鐵等；
（2）把綠礬加水溶解時，除需要燒杯作為溶解容器外，還需要使用玻璃棒進行攪拌，以加快綠礬的溶解；由于操作A完成后，溶液與沉淀分離開，故可推斷出操作A為分離混合物常用的分離固體與液體混合物的方法；
（3）根據復分解反應發生的條件，硫酸亞鐵與氫氧化鈉反應生成硫酸鈉與氫氧化亞鐵，因此過濾后所得濾液為硫酸鈉溶液，通過加熱濃縮后冷卻，可使硫酸鈉晶體析出，析出后的硫酸鈉晶體在加熱時失去結晶水，而得到副產品P為硫酸鈉，故由溶液N獲得該副產品的操作順序為b-c-a-d；
（4）由于通空氣時的化學方程式是4Fe（OH）₂+2H₂O+O₂=4Fe（OH）₃，因此為保證反應Fe（OH）₂+2Fe（OH）₃Fe₃O₄+4H₂O的順利發生，應保持一定比例的Fe（OH）₂、Fe（OH）₃，所以需要控制通入空氣的量；根據反應的化學方程式Fe（OH）₂+2Fe（OH）₃Fe₃O₄+4H₂O，沉淀M中Fe（OH）₂和Fe（OH）₃的最佳質量比即兩物質恰好完全反應時的質量比，此質量比為
90：（2×107）=45：107．
故答案為：
（1）FeO或Fe₂O₃；
（2）玻璃棒，過濾；
（3）Na₂SO₄（或硫酸鈉），c，a；
（4）控制Fe（OH）₃的轉化量（防止Fe（OH）₂全部轉化為Fe（OH）₃等，合理答案均可），45：107．
分析：（1）氧化物為兩種元素組成且含氧元素的化合物，鐵的氧化物有氧化亞鐵、氧化鐵、四氧化三鐵等三種；
（2）物質溶解時通常放入燒杯內進行，為加快溶解，通常使用玻璃棒攪拌；根據操作A后所得到物質一為溶液一為沉淀的操作結果，可判斷操作A為過濾；
（3）根據復分解反應的特點交換成分，可判斷物質P為反應生成的硫酸鈉；在使用硫酸鈉溶液獲得硫酸鈉時，根據選項內容可推斷通過降溫結晶獲得硫酸鈉晶體后加熱使之分解成為硫酸鈉即副產生B；
（4）根據通空氣時的化學方程式是4Fe（OH）₂+2H₂O+O₂=4Fe（OH）₃，又Fe（OH）₂+2Fe（OH）₃Fe₃O₄+4H₂O，因此可判斷出控制空氣質量的意義；根據反應的化學方程，計算反應中兩物質的質量比，即Fe（OH）₂和Fe（OH）₃的最佳質量比．
點評：結合題中所提供新的信息，理解氧化沉淀法生產復印用高檔Fe₃O₄粉的工藝流程簡圖，明確各個環節的目的，是順利解答此問題的關鍵．