Question

9．如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．
資料卡：通空氣時發生的反應為：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．

（1）流程中通入一定量空氣后進行的操作A為過濾，在實驗室進行該操作要使用的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒和漏斗．
（2）副產品P是Na₂SO₄（填化學式）．由溶液N獲得該副產品的操作順序是b→c→a→d．（填序號）
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
（3）流程中控制“一定量空氣”的目的是控制Fe（OH）₂的轉化量．
從后續反應過程來看，若要使原料不浪費，往FeSO₄溶液中加入適量NaOH溶液和一定量空氣時，應控制mFeSO₄：mNaOH：mO₂=57：30：2．（最簡整數比）

Answer 1

分析 （1）根據過濾可以將不溶性固體和溶液分離，以及過濾操作需要的儀器進行分析；
（2）根據氫氧化鈉與硫酸亞鐵反應的生成物來判斷副產品，以及冷卻熱飽和溶液的過程考慮操作順序進行分析；
（3）如果氧氣過多會把氫氧化亞鐵全部氧化，就得不到四氧化三鐵了；
根據硫酸亞鐵溶液、氫氧化鈉和氧氣反應生成氫氧化鐵沉淀、氫氧化亞鐵沉淀和硫酸鈉，寫出化學方程式，再分析三種物質的質量比．

解答 解：（1）通過操作A得到了氫氧化鐵沉淀、氫氧化亞鐵沉淀和溶液N，所以操作A是過濾，過濾需要的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒和漏斗；
（2）氫氧化鈉與硫酸亞鐵反應的生成物是氫氧化亞鐵與硫酸鈉，因為氫氧化亞鐵屬于另一反應的反應物了所以副產品是硫酸鈉，化學式為：Na₂SO₄，冷卻熱飽和溶液 的過程是先加熱，再降溫，析出晶體后過濾再通過加熱除去結晶水即可，所以操作順序是b→c→a→d；
（3）通過反應Fe（OH）₂+2Fe（OH）₃?Fe₃O₄+4H₂O可知Fe（OH）₂和Fe（OH）₃都是反應物，如果不控制“一定量空氣”氧氣過多會把氫氧化亞鐵全部氧化，就得不到四氧化三鐵了；
硫酸亞鐵溶液、氫氧化鈉和氧氣反應生成氫氧化鐵沉淀、氫氧化亞鐵沉淀和硫酸鈉，需要滿足氫氧化亞鐵和氫氧化鐵的分子個數比為1：2，所以化學方程式為：6FeSO₄+12NaOH+2H₂O+O₂=2Fe（OH）₂↓+4Fe（OH）₃↓+6Na₂SO₄，所以mFeSO₄：mNaOH：mO₂=（6×152）：（12×40）：（16×2）=57：30：2．
故答案為：（1）過濾，漏斗；
（2）Na₂SO₄，c，a；
（3）控制Fe（OH）₂的轉化量；57：30：2．

點評 通過回答本題知道了制取四氧化三鐵的方法，溶解需要的儀器，由溶液析出晶體的方法．