Question

下图是氧化沉淀法生产复印用高档Fe₃O₄粉的工艺流程简图，根据要求回答问题．（查阅资料知：工业绿矾（FeSO₄?7H₂O）是一种结晶水合物．许多物质从水溶液里析出晶体时，晶体里常含有一定数目的水分子，这样的水分子叫做结晶水．含有结晶水的物质叫做结晶水合物．结晶水合物在受热时会失去结晶水．）

（1）写出铁的另外一种氧化物的化学式是______．
（2）加水溶解过程中，在实验室里通常要使用的玻璃仪器有烧杯和______，操作A的名称是______．
（3）副产品P是______，由溶液N获得该副产品的操作顺序是b→______→______→d．
a．过滤　 　 b．加热浓缩　　　c．冷却结晶　　d．晶体加热至完全失去结晶水
（4）通空气时的化学方程式是4Fe（OH）₂+2H₂O+O₂=4Fe（OH）₃，由沉淀M获得Fe₃O₄的过程中发生的反应为Fe（OH）₂+2Fe（OH）₃Fe₃O₄+4H₂O，控制“一定量空气”的目的是______，沉淀M中Fe（OH）₂和Fe（OH）₃的最佳质量比为______．

Answer 1

解：（1）铁元素有+2、+3价，铁的氧化物除四氧化三铁外，还有氧化亚铁和氧化铁等；
（2）把绿矾加水溶解时，除需要烧杯作为溶解容器外，还需要使用玻璃棒进行搅拌，以加快绿矾的溶解；由于操作A完成后，溶液与沉淀分离开，故可推断出操作A为分离混合物常用的分离固体与液体混合物的方法；
（3）根据复分解反应发生的条件，硫酸亚铁与氢氧化钠反应生成硫酸钠与氢氧化亚铁，因此过滤后所得滤液为硫酸钠溶液，通过加热浓缩后冷却，可使硫酸钠晶体析出，析出后的硫酸钠晶体在加热时失去结晶水，而得到副产品P为硫酸钠，故由溶液N获得该副产品的操作顺序为b-c-a-d；
（4）由于通空气时的化学方程式是4Fe（OH）₂+2H₂O+O₂=4Fe（OH）₃，因此为保证反应Fe（OH）₂+2Fe（OH）₃Fe₃O₄+4H₂O的顺利发生，应保持一定比例的Fe（OH）₂、Fe（OH）₃，所以需要控制通入空气的量；根据反应的化学方程式Fe（OH）₂+2Fe（OH）₃Fe₃O₄+4H₂O，沉淀M中Fe（OH）₂和Fe（OH）₃的最佳质量比即两物质恰好完全反应时的质量比，此质量比为
90：（2×107）=45：107．
故答案为：
（1）FeO或Fe₂O₃；
（2）玻璃棒，过滤；
（3）Na₂SO₄（或硫酸钠），c，a；
（4）控制Fe（OH）₃的转化量（防止Fe（OH）₂全部转化为Fe（OH）₃等，合理答案均可），45：107．
分析：（1）氧化物为两种元素组成且含氧元素的化合物，铁的氧化物有氧化亚铁、氧化铁、四氧化三铁等三种；
（2）物质溶解时通常放入烧杯内进行，为加快溶解，通常使用玻璃棒搅拌；根据操作A后所得到物质一为溶液一为沉淀的操作结果，可判断操作A为过滤；
（3）根据复分解反应的特点交换成分，可判断物质P为反应生成的硫酸钠；在使用硫酸钠溶液获得硫酸钠时，根据选项内容可推断通过降温结晶获得硫酸钠晶体后加热使之分解成为硫酸钠即副产生B；
（4）根据通空气时的化学方程式是4Fe（OH）₂+2H₂O+O₂=4Fe（OH）₃，又Fe（OH）₂+2Fe（OH）₃Fe₃O₄+4H₂O，因此可判断出控制空气质量的意义；根据反应的化学方程，计算反应中两物质的质量比，即Fe（OH）₂和Fe（OH）₃的最佳质量比．
点评：结合题中所提供新的信息，理解氧化沉淀法生产复印用高档Fe₃O₄粉的工艺流程简图，明确各个环节的目的，是顺利解答此问题的关键．