Question

3．利用廢舊鍍鋅鐵皮制備磁性Fe₃O₄膠體粒子及副產(chǎn)物 ZnO，制備流程圖如圖：


已知：Zn及其化合物的性質(zhì)與Al及其化合物的性質(zhì)相似，請回答下列問題：
（1）鍍鋅鐵皮的鍍層破損后鐵也不易生銹，原因是鋅比鐵活潑，鍍層破損后，鋅由于做原電池的負極，保護鐵不被腐蝕．
（2）調(diào)節(jié)溶液A的pH可產(chǎn)生Zn（OH）₂沉淀，pH是否越大越好否（填“是”或“否”）．
（3）寫出調(diào)節(jié)溶液pH=1-2并加入適量H₂O₂過程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O．
（4）由溶液B制取Fe₃O₄膠體粒子的過程中，須持續(xù)通入N₂，其原因是在N₂氣氛下，防止Fe²⁺被氧化Fe₃O₄膠體能否用過濾法實現(xiàn)分散質(zhì)和分散劑分離不能（填“能”或“不能”），理由是膠體粒子太小，抽濾時容易透過濾紙
（5）用重鉻酸鉀法（一種氧化還原滴定法）可測定產(chǎn)物 Fe₃O₄中的二價鐵含量． 若需配制濃度為 0.010 00mol•L^-1的 K₂Cr₂O₇標準溶液250mL，應(yīng)準確稱取0.7350 gK₂Cr₂O₇（保留4位有效數(shù)字，已知 K₂Cr₂O₇的摩爾質(zhì)量為294.0g•mol^-1）．配制該標準溶液時，下列儀器中不必要用到的有③⑤（用編號表示）．
①電子天平 ②燒杯 ③試管 ④玻璃棒⑤漏斗⑥膠頭滴管還需要的玻璃儀器有250mL容量瓶
（6）滴定操作中，如果滴定前先加入適量稀硫酸酸化，K₂Cr₂O₇將 Fe²⁺氧化為 Fe³⁺，還原產(chǎn)物為 Cr³⁺，寫出該反應(yīng)的離子方程式Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O．

Answer 1

分析 廢舊鍍鋅鐵皮加入氫氧化鈉溶液中反應(yīng)，鋅溶解生成偏鋅酸鈉和氫氣，鐵不溶解，過濾得到濾液A為Na₂ZnO₂，調(diào)節(jié)溶液PH生成氫氧化鋅沉淀，過濾、洗滌、灼燒得到氧化鋅，不溶物為鐵，溶于稀硫酸加入適量過氧化氫，調(diào)節(jié)溶液PH=1～2，部分氧化亞鐵離子為鐵離子，得到含F(xiàn)e²⁺、Fe³⁺的B溶液，加熱促進水解生成四氧化三鐵膠體粒子，
（1）根據(jù)原電池原理，鍍鋅鐵皮的鍍層破損后構(gòu)成原電池，鐵做正極，鋅做負極，據(jù)此分析；
（2）Zn（OH）₂具有兩性，能溶于強堿；
（3）酸性條件下H₂O₂能將亞鐵離子氧化成鐵離子，根據(jù)電荷守恒和元素守恒書寫反應(yīng)的離子方程式；
（4）持續(xù)通入N₂，防止Fe²⁺被氧化；Fe₃O₄膠體粒子能透過濾紙；
（5）根據(jù)m=cVM計算m（K₂Cr₂O₇）；根據(jù)溶液濃度的精度，應(yīng)選擇電子天平用于稱量固體質(zhì)量，燒杯用于溶解固體，玻璃棒用于攪拌和引流操作，250mL容量瓶用于配置溶液，膠頭滴管用于加水定容；
（6）在酸性條件下K₂Cr₂O₇將 Fe²⁺氧化為 Fe³⁺，還原產(chǎn)物為 Cr³⁺，根據(jù)電荷守恒和元素守恒書寫反應(yīng)的離子方程式；

解答 解：廢舊鍍鋅鐵皮加入氫氧化鈉溶液中反應(yīng)，鋅溶解生成偏鋅酸鈉和氫氣，鐵不溶解，過濾得到濾液A為Na₂ZnO₂，調(diào)節(jié)溶液PH生成氫氧化鋅沉淀，過濾、洗滌、灼燒得到氧化鋅，不溶物為鐵，溶于稀硫酸加入適量過氧化氫，調(diào)節(jié)溶液PH=1～2，部分氧化亞鐵離子為鐵離子，得到含F(xiàn)e²⁺、Fe³⁺的B溶液，加熱促進水解生成四氧化三鐵膠體粒子，
（1）根據(jù)原電池原理，鍍鋅鐵皮的鍍層破損后構(gòu)成原電池，鋅比鐵活潑，鍍層破損后，鋅由于做原電池的負極，保護鐵不被腐蝕，
故答案為：鋅比鐵活潑，鍍層破損后，鋅由于做原電池的負極，保護鐵不被腐蝕；
（2）Zn（OH）₂具有兩性，能溶于強堿，調(diào)節(jié)溶液A的pH不能太大，可產(chǎn)生，pH太大Zn（OH）₂沉淀會溶解，
故答案為：否；
（3）酸性條件下H₂O₂能將亞鐵離子氧化成鐵離子，反應(yīng)的離子方程式為2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O；
（4）持續(xù)通入N₂，防止Fe²⁺被氧化；Fe₃O₄膠體粒子能透過濾紙，所以不能用過濾的方法實現(xiàn)固液分離，
故答案為：在N₂氣氛下，防止Fe²⁺被氧化；不能；膠體粒子太小，抽濾時容易透過濾紙；
（5）m（K₂Cr₂O₇）=0.01000mol•L^-1×0.250 L×294.0 g•mol^-1=0.7350g；
根據(jù)溶液濃度的精度，應(yīng)選擇電子天平用于稱量固體質(zhì)量，燒杯用于溶解固體，玻璃棒用于攪拌和引流操作，250mL容量瓶用于配置溶液，膠頭滴管用于加水定容，故用不到的儀器為試管和漏斗，故選③⑤，還需要的玻璃儀器有250mL容量瓶，
故答案為：0.7350；③⑤；250mL容量瓶；
（6）在酸性條件下K₂Cr₂O₇將 Fe²⁺氧化為 Fe³⁺，還原產(chǎn)物為 Cr³⁺，反應(yīng)的離子方程式為Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，
故答案為：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O．

點評 本題以“廢舊鍍鋅鐵皮可制備磁性Fe₃O₄膠體粒子及副產(chǎn)物ZnO”為載體，考查實驗基本操作和技能，涉及標準溶液的配制及滴定的誤差分析、對信息的利用、實驗條件的控制等，試題難度中等，是對學生綜合能力的考查，需要學生基本知識的基礎(chǔ)與分析問題、解決問題的能力．