Question

(14分) 復印機使用的墨粉主要成分是Fe₃O₄，下圖是氧化沉淀法生產Fe₃O₄的工藝：

已知：① 工業(yè)綠礬中FeSO₄的含量為52.5%，其中的雜質不參與反應；

 ②  Fe(OH)₂＋2Fe(OH)₃＝Fe₃O₄·4H₂O  

③  12.16﹡1000﹡52.5%=6384, 6384／152=42請回答下列問題：

（1）鐵的常見氧化物有            ；

（2）Fe₃O₄與稀硝酸反應的離子方程式是                            ，檢驗反應后的溶液中含F(xiàn)e³⁺的方法               ；

（3）在工藝流程中，通入適量空氣“氧化”時的化學方程式是：                ；

（4）生產中可獲得的副產品是           ，提取該副產品的操作順序是          （填寫序號）

a．過濾    b．加熱濃縮    c．冷卻    d．結晶    e．洗滌

（5）在生產過程中，若工業(yè)綠礬的投料速率是12.16 kg/h，為使產品較純，鼓入空氣的速率應為              L/h（假設反應在標準狀態(tài)下進行，空氣中O₂占20%）。

 

Answer 1

【答案】

（1）FeO、Fe₂O₃、Fe₃O₄  (3分)

（2）3Fe₃O₄ + 28H^＋＋NO₃^－＝9Fe^3＋＋NO↑＋14H₂O   (2分)     取待測液少許于試管中，加入適量的KSCN溶液，若溶液顯血紅色，則證明含F(xiàn)e³⁺ (2分)

（3）4Fe(OH)₂＋2H₂O＋O₂＝4Fe(OH)₃ (2分)

（4）Na₂SO₄·10H₂O（或芒硝，寫Na₂SO₄也可） (1分)  bcdae  (2分)

（5）784 (2分)

【解析】（1）鐵的主要化合價是＋2價和＋3價，所以常見氧化物是FeO、Fe₂O₃、Fe₃O₄。

（2）硝酸具有強氧化性，F(xiàn)e₃O₄中含有亞鐵離子，所以二者發(fā)生氧化還原反應，生成硝酸鐵和NO及水。檢驗鐵離子一般用KSCN溶液，現(xiàn)象是溶液顯血紅色。

（3）氫氧化亞鐵具有還原性，極易被氧化生成氫氧化鐵。

（4）根據(jù)轉化示意圖和原子守恒可判斷，副產物是硫酸鈉。要使溶液中的硫酸鈉析出，需要加熱濃縮，然后利用溶解度隨溫度的變化通過冷卻結晶，即得到硫酸鈉晶體，過濾洗滌即可。

（5）要使產品較純，則氧氣和氫氧化亞鐵要恰好反應。根據(jù)題意可知，每小時通過的硫酸亞鐵是42mol。根據(jù)Fe(OH)₂＋2Fe(OH)₃＝Fe₃O₄·4H₂O可知，氫氧化亞鐵和氫氧化鐵的物質的量之比是1︰2的，所以需要氧化氫氧化亞鐵是28mol，則消耗氧氣是。所以通過的空氣是7mol×5×22.4L/mol＝784L。