Question

9．以FeSO₄為原料制備鐵黑顏料Fe₃O₄（其中Fe既有+2價，也有+3價）的過程如圖：
“轉化”過程的反應為：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O═4Fe（OH）₃．若原料中含FeSO₄9.12t，下列說法正確的是（　　）

• A． 理論上與FeSO₄反應的NaOH溶液的質量為4.8t
• B． 理論上“轉化”過程參與反應的O₂的質量為320kg
• C． 該方法理論上最終可以獲得Fe₃O₄的質量為4.64t
• D． 若“轉化”過程參與反應的O₂過量，則最終所得固體的質量偏小

Answer 1

分析 硫酸亞鐵溶液中加入氫氧化鈉溶液，亞鐵離子先與氫氧根離子反應生成白色的氫氧化亞鐵，氫氧化亞鐵很快被氧化，變成灰綠色，最終氫氧化亞鐵會被氧化成紅褐色的氫氧化鐵沉淀，據此寫出反應的化學方程式．

解答 解：在FeSO₄溶液中加入NaOH溶液，先生成白色絮狀沉淀，反應化學方程式為：FeSO₄+2NaOH=Fe（OH）₂↓+Na₂SO₄，氫氧化亞鐵不穩定，很快被氧化成 灰綠色，最終被氧化成紅褐色的氫氧化鐵沉淀，反應的化學方程式為：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃，
A、設理論上與FeSO₄反應的NaOH的質量為x
FeSO₄+2NaOH=Fe（OH）₂↓+Na₂SO₄，
152         80
9.12t         x  
    $\frac{152}{80}$=$\frac{9.12t}{x}$
x=4.8t
NaOH溶液的質量為$\frac{4.8t}{10%}$=48t
故錯誤；
B、理論上“轉化”過程參與反應的O₂的質量為y，則
4FeSO₄ ～4Fe（OH）₂～O₂
608                              32
9.12t                            y
      $\frac{608}{32}$=$\frac{9.12t}{y}$
y=0.48t=480kg
為了得到Fe₃O₄（可以看成是FeO和Fe₂O₃的等分子混合的混合物），所以FeSO₄中轉化為氫氧化亞鐵和氫氧化鐵的FeSO₄比為1：2，也就是FeSO₄中的鐵只能有三分之二轉化為4Fe（OH）₃，所以O₂的理論用量為480kg的三分之二，即320kg．
故正確；
C、該方法理論上最終可以獲得Fe₃O₄的質量為z
9.12t×$\frac{56}{152}×$100%÷$\frac{56×3}{232}$=4.64t
故正確；
D、9.12tFeSO₄9.12t，中鐵元素的質量=3.36t，Fe₃O₄的質量為3.36t÷$\frac{56×3}{232}$=4.64t，若“轉化”過程參與反應的O₂過量，則最終所得固體為Fe₂O₃，質量為3.36t$÷\frac{56×2}{160}$=4.8t，質量偏大，故錯誤．
答案：BC

點評 本題考查了亞鐵離子與氫氧根離子的反應原理及現象，題目難度不大，注意掌握亞鐵離子、鐵離子的性質及檢驗方法，明確亞鐵離子與氫氧根離子的反應現象是解答本題關鍵，要求學生能夠正確書寫反應的化學方程式．本題考查了亞鐵離子與氫氧根離子的反應原理及現象，題目難度不大，注意掌握亞鐵離子、鐵離子的性質及檢驗方法，明確亞鐵離子與氫氧根離子的反應現象是解答本題關鍵，要求學生能夠正確書寫反應的化學方程式．