Question

14．如圖是氧化沉淀法生產復印用高檔Fe₃O₄粉的部分工藝流程簡圖．

已知：硫酸鐵能與鐵反應，Fe₂（SO₄）₃+Fe═3FeSO₄
（1）試劑X是NaOH（寫化學式）．
（2）硫酸與氧化鐵的反應的化學方程式為Fe₂O₃+3H₂SO₄═Fe₂（SO₄）₃+3H₂O．
（3）往鐵粉（含少量氧化鐵）中加入硫酸，除鐵、氧化鐵與硫酸發生反應外，一定還發生其它反應．作出這種判斷的依據是鐵能和氧化鐵與硫酸反應生成的硫酸鐵反應．
（4）Fe（OH）₂中Fe的化合價+2，通入氧氣時的化學方程式是：（請補充完整）4Fe（OH）₂+2H₂O+O₂═4Fe（OH）₃，由沉淀獲得Fe₃O₄的過程中發生的反應為Fe（OH）₂+2Fe（OH）₃$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂O，因此，通入氧氣時，必須控制“一定量”，其目的是防止氫氧化亞鐵被完全氧化成氫氧化鐵．
（5）取該實驗中FeSO₄溶液100g，向其中滴加足量的NaOH溶液，測得Fe（OH）₂沉淀的質量為13.5g，試計算：
①FeSO₄溶液中溶質的質量分數是多少（精確到0.1%）．
②最終得到產品四氧化三鐵質量．（精確到0.1）

Answer 1

分析 （1）硫酸亞鐵和氫氧化鈉反應生成氫氧化亞鐵沉淀和硫酸鈉；
（2）硫酸與氧化鐵的反應生成硫酸鐵和水；
（3）少量氧化鐵和硫酸反應生成硫酸鐵和水，鐵和硫酸鐵反應生成硫酸亞鐵；
（4）化合物中元素化合價代數和為零；
化學反應前后，元素的種類不變，原子的種類、總個數不變；
（5）根據反應的化學方程式和提供的數據可以進行相關方面的計算．

解答 解：（1）硫酸亞鐵和氫氧化鈉反應生成氫氧化亞鐵沉淀和硫酸鈉，因此試劑X是NaOH．
故填：NaOH．
（2）硫酸與氧化鐵的反應的化學方程式為：Fe₂O₃+3H₂SO₄═Fe₂（SO₄）₃+3H₂O．
故填：Fe₂O₃+3H₂SO₄═Fe₂（SO₄）₃+3H₂O．
（3）往鐵粉（含少量氧化鐵）中加入硫酸，除鐵、氧化鐵與硫酸發生反應外，一定還發生其它反應．作出這種判斷的依據是鐵能和氧化鐵與硫酸反應生成的硫酸鐵反應．
故填：鐵能和氧化鐵與硫酸反應生成的硫酸鐵反應．
（4）設氫氧化亞鐵中鐵元素的化合價為x，
氫氧化亞鐵中，氫元素的化合價是+1，氧元素化合價是-2，根據題意有：x+（-2）×2+（+1）×2=0，
x=+2；
由質量守恒定律可知，通入氧氣時的化學方程式為：4Fe（OH）₂+2H₂O+O₂═4Fe（OH）₃；
由沉淀獲得Fe₃O₄的過程中發生的反應為Fe（OH）₂+2Fe（OH）₃$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂O，因此，通入氧氣時，必須控制“一定量”，其目的是防止氫氧化亞鐵被完全氧化成氫氧化鐵．
故填：+2；H₂O；防止氫氧化亞鐵被完全氧化成氫氧化鐵．
（5）設硫酸亞鐵質量為y，
FeSO₄+2NaOH=Na₂SO₄+Fe（OH）₂↓，
152                                   90
y                                     13.5g
$\frac{152}{y}$=$\frac{90}{13.5g}$，
y=22.8g，
FeSO₄溶液中溶質的質量分數是：$\frac{22.8g}{100g}$×100%=22.8%，
設最終得到產品四氧化三鐵質量為z，
由反應過程可知，硫酸亞鐵中的鐵元素完全轉化到四氧化三鐵中，
根據題意有：22.8g×$\frac{56}{152}$×100%=z×$\frac{168}{232}$×100%，
z=11.6g，
答：FeSO₄溶液中溶質的質量分數是22.8%，最終得到產品四氧化三鐵質量是11.6g．

點評 本題主要考查物質的性質，解答時要根據各種物質的性質，結合各方面條件進行分析、判斷，從而得出正確的結論．