Question

某兴趣小组用废铁泥（主要成分为Fe₂O₃、FeO和少量Fe）制备磁性Fe₃O₄纳米材料的流程示意图如下：

Fe

已知：R＝，步骤⑤中，相同条件下测得Fe₃O₄的产率与R的关系如图所示。

（1）步骤②中，主要反应的离子方程式是______。
（2）已知：Fe³⁺在pH＝2.8时沉淀完全； Fe²⁺在pH＝6.3时开始沉淀，在pH＝8.3时沉淀完全。
步骤③中，用NaOH溶液调pH至9，原因是______。
（3）浊液D中铁元素以FeOOH形式存在。步骤④中，反应的化学方程式是______。
（4）下列说法正确的是______（选填字母）。
a．步骤④中，当反应完成后需再加热一段时间
b．步骤⑤中，反应过程中需要不断补充碱液
c．步骤⑤恰好反应时，n(FeOOH)/n(Fe²⁺)="2:1"
d．当n(浊液D中FeOOH)/n(滤液B中的铁元素)=4/7时，Fe₃O₄的产率最高

Answer 1

（1）2Fe³⁺＋Fe＝3Fe²⁺
（2）使亚铁离子沉淀完全
（3）2Fe(OH)₂+H₂O₂=2FeOOH+2H₂O
（4）a b c

试题分析：（1）滤液A中含有Fe³⁺，加入Fe后发生反应：2Fe³⁺＋Fe＝3Fe²⁺
（2）Fe²⁺在pH＝8.3时沉淀完全，所以步骤③中，用NaOH溶液调pH至9，亚铁离子沉淀完全。
（3）浊液C含有Fe(OH)₂，加入H₂O₂，发生氧化还原反应，生成FeOOH，化学方程式为：2Fe(OH)₂+H₂O₂=2FeOOH+2H₂O。
（4）a、步骤④中，当反应完成后需再加热一段时间，可除去剩余的H₂O₂，正确；b、步骤⑤发生的反应为：2FeOOH+Fe²⁺+2OH?=Fe₃O₄+2H₂O，消耗OH?，所以需要不断补充碱液，正确；c、步骤⑤恰好反应时，生成Fe₃O₄，+3价的Fe与+2价的Fe物质的量之比为2:1，所以n(FeOOH)/n(Fe²⁺)=2:1，正确；d、根据图像可知，Fe₃O₄的产率最高时，+3价Fe与+2价Fe物质的量之比为1.75，所以当n(浊液D中FeOOH)/n(滤液B中的铁元素)=4/7时，Fe₃O₄的产率不是最高，错误。