Question

2．工业上用共沉淀法制备活性Fe₃O₄的流程如下：

试回答下列问题：
（1）在制备过程中，不但要将块状固体原料粉碎、磨成粉末，而且反应池、合成池都要安装搅拌机．作用都是增加反应物之间的接触面积，增加反应速率，提高生产效率．
（2）在反应池中几乎没有气体产生．在反应池中生成亚铁离子的反应的离子方程式为2Fe³⁺+Fe═3Fe²⁺或Fe₂O₃+Fe+6H⁺═3Fe²⁺+3H₂O
（3）在合成池里生成Fe₃O₄反应的离子方程式为Fe²⁺+2Fe³⁺+8OH^-=Fe₃O₄+4H₂O，反应温度需控制在50℃，其方法是水浴加热．
（4）根据以上反应可知，配料中心很可能使混合物中的Fe₂O₃与Fe物质的量之比接近4：1．
（5）在分离车间进行过滤、洗涤和烘干等操作可得活性Fe₃O₄．

Answer 1

分析 （1）固体的表面积越大，反应速率越快；
（2）三氧化二铁与铁单质在酸性条件下反应生成亚铁离子；
（3）Fe²⁺与Fe³⁺在碱性条件下反应生成Fe₃O₄；水浴加热方便控制温度；
（4）没有气体产生，说明铁刚好使三价铁转化为二价铁，由于在1molFe₃O₄中可以认为有二价的氧化亚铁和三价的三氧化铁各1mol，设Fe为Xmol，Fe₂O₃为ymol，生成1molFe₃O₄，根据Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺解题；
（5）过滤、洗涤和烘干得到产品．

解答 解：（1）固体的表面积越大，反应速率越快，所以在工业生产中，将块状固体磨成粉末，并在反应池中安装搅拌机，目的是增加反应速率，故答案为：增加反应物之间的接触面积，增加反应速率，提高生产效率；
（2）三氧化二铁与铁单质在酸性条件下反应生成亚铁离子，离子方程式为Fe₂O₃+Fe+6H⁺═3Fe²⁺+3H₂O，故答案为：2Fe³⁺+Fe═3Fe²⁺或Fe₂O₃+Fe+6H⁺═3Fe²⁺+3H₂O；
（3）Fe²⁺与Fe³⁺在碱性条件下反应生成Fe₃O₄，反应的离子方程式为：Fe²⁺+2Fe³⁺+8OH^-=Fe₃O₄+4H₂O；水浴加热方便控制温度，故答案为：Fe²⁺+2Fe³⁺+8OH^-=Fe₃O₄+4H₂O；水浴加热；
（4）没有气体产生，说明铁刚好使三价铁转化为二价铁，由于在1molFe₃O₄中可以认为有二价的氧化亚铁和三价的三氧化铁各1mol，
设Fe为Xmol，Fe₂O₃为ymol，生成1molFe₃O₄，根据Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺则有：
X+2Y=3
3X=1
解得X=$\frac{1}{3}$；
Y=$\frac{4}{3}$，故铁和三氧化铁的物质的量为1：4．
故答案为：4：1；
（5）进行过滤、洗涤和烘干可得活性Fe₃O₄，故答案为：过滤、洗涤．

点评 本题考查物质的分离、提纯和除杂等实验问题，题目难度中等，注意实验基本操作方法，把握实验原理．