Question

1．四氧化三鐵在生產和生活中有著廣泛的應用，人們工作中常用的打印機、復印機使用的墨粉主要成分就是Fe₃O₄，圖是某企業用氧化沉淀法生產Fe₃O₄的工藝流程：

已知：①綠礬即FeSO₄•7H₂O，工業綠礬中FeSO₄的含量為52.5%，其中的雜質不參與反應；
②Fe（OH）₂+2Fe（OH）₃=Fe₃O₄•4H₂O請回答下列問題：
（1）Fe₃O₄與稀硝酸反應的離子方程式是3Fe₃O₄+28H⁺+NO₃^-=9Fe³⁺+NO↑+14H₂O，檢驗反應后的溶液中是否含有Fe³⁺可用 試劑KSCN溶液．
（2）在工藝流程中，通入適量空氣“氧化”時的化學方程式是：4Fe（OH）₂+2H₂O+O₂=4Fe（OH）₃．
（3）流程圖中所示的副產品的化學式是Na₂SO₄•10H₂O（或芒硝，寫Na₂SO₄也可），從過濾所得濾液中提取該副產品還需要的操作依次是bcad （填寫序號）．
a．過濾    b．加熱濃縮    c．冷卻結晶    d．洗滌．
（4）在生產中，若工業綠礬的投料速率是12.16kg/h，為使產品較純，鼓入空氣的速率應為0.784m³/h（假設反應在標準狀態下進行，空氣中氧氣占20%）．

Answer 1

分析 （1）Fe₃O₄中含有+2價鐵，具有還原性，可與稀硝酸發生氧化還原反應生成Fe³⁺和NO；可用KSCN溶液檢驗Fe³⁺；
（2）加入氫氧化鈉生成Fe（OH）₂，Fe（OH）₂不穩定，易被空氣中的氧氣氧化生成Fe（OH）₃；
（3）反應流程所用原料為綠礬和氫氧化鈉，除生成Fe₃O₄外，副產品為Na₂SO₄•10H₂O（或Na₂SO₄），從溶液中分離出硫酸銅晶體應為將熱溶液冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥；
（4）根據反應的化學方程式進行分析．

解答 解：（1）Fe₃O₄中含有+2價鐵，具有還原性，可與稀硝酸發生氧化還原反應生成Fe³⁺和NO，反應的離子發生為3Fe₃O₄+28H⁺+NO₃^-=9Fe³⁺+NO↑+14H₂O，可用KSCN溶液檢驗Fe³⁺，可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Fe³⁺，
故答案為：3Fe₃O₄+28H⁺+NO₃^-=9Fe³⁺+NO↑+14H₂O；KSCN溶液；
（2）加入氫氧化鈉生成Fe（OH）₂，Fe（OH）₂不穩定，易被空氣中的氧氣氧化生成Fe（OH）₃，反應的化學方程式為4Fe（OH）₂+2H₂O+O₂=4Fe（OH）₃，
故答案為：4Fe（OH）₂+2H₂O+O₂=4Fe（OH）₃；
（3）反應流程所用原料為綠礬和氫氧化鈉，除生成Fe₃O₄外，副產品為Na₂SO₄•10H₂O（或Na₂SO₄），由硫酸鈉溶液變為失去結晶水的硫酸鈉的過程為：加熱濃縮，冷卻，結晶，過濾，洗滌，即bcad，
故答案為：Na₂SO₄•10H₂O（或Na₂SO₄）；bcad；
（5）鼓入的空氣應恰好與FeSO₄完全反應，12.16 kg工業綠礬中含FeSO₄的物質的量：$\frac{12160g×52.5%}{152g/mol}$=42mol，
設鼓入空氣的速率應為Vm³/h，
根據：6 FeSO₄∽O₂∽2 Fe₃O₄
　    6mol    22.4L
      42mol   Vm³×10³L/m³×1/5
解得：V=0.784
故答案為：0.784．

點評 本題考查較為綜合，對學生的心理素質有非常高的要求，考查學生對工藝流程的理解、閱讀題目獲取信息能力、物質分離提純等基本操作、離子檢驗等，難度中等，要求學生要有扎實的實驗基礎知識和靈活應用信息、基礎知識解決問題的能力．