Question

（2010?启东市模拟）随着纳米材料在生产生活和科学研究中越来越广泛的应用，很多同学对其产生了浓厚的兴趣和探究的欲望．某化学学习小组通过查阅有关资料，按下列步骤自己动手制备纳米铁粉．请结合实验操作回答相关问题．
（1）草酸亚铁晶体（FeC₂O₄?2H₂O）的制备

①现有烧杯、玻璃棒、药匙、滤纸、托盘天平、胶头滴管等实验仪器，为配制上述两种溶液，缺少的玻璃仪器为

500mL容量瓶

，需称量FeSO₄?7H₂O的质量为

34.8

g．
②过滤、洗涤过程中，检验草酸亚铁晶体是否洗净的方法是

取最后的洗涤液，测定洗涤液的pH，若洗涤液的pH等于7，说明已经洗涤干净（或取最后的洗涤液，向其中滴加BaCl₂溶液，若无浑浊产生，则说明已经洗涤干净）

．
③分析上述草酸亚铁晶体的制备方案，可推FeC₂O₄?2H₂O具备的性质是

ab

．
a．在水中溶解度较小         b．不稳定，受热易分解
c．白色固体                 d．易被空气氧化
（2）纳米铁粉的制备
将一根长度约为12cm～14cm的玻璃管在酒精喷灯上烧制成如图所示形状，向其中加入黄色草酸亚铁晶体．再将管口部分加热拉细，然后在酒精喷灯上均匀加热．当草酸亚铁粉末受热完全变黑，立即将管口拉细的部分放在火焰烧熔封闭，这样便得到了高纯度的纳米铁粉．
①制备纳米铁粉，反应的化学方程式为

FeC₂O₄?2H₂O

高温  .

Fe+2CO₂↑+2H₂O↑

．
②实验前无需排尽装置中的空气，原因是

反应生成CO₂驱赶装置中空气，防止红热的铁被氧化

．

Answer 1

分析：（1）①根据配制一定物质的量浓度的溶液步骤选择仪器；根据硫酸亚铁的浓度和体积计算出物质的量，再计算出需称量FeSO₄?7H₂O的质量；
②可以通过测定洗涤液的pH判断是否洗涤干净，也可以通过检验硫酸根离子判断洗涤情况；
③根据草酸亚铁晶体（FeC₂O₄?2H₂O）的制备流程信息进行判断；
（2）①根据题中信息，醋酸亚铁晶体高温分解生成了铁粉，根据化合价变化写出反应方程式；
②根据反应方程式进行分析．

解答：解：（1）①配制一定物质的量浓度的溶液步骤为：计算、称量、溶解、转移、洗涤、定容、摇匀等，需要的仪器有：烧杯、玻璃棒、药匙、滤纸、托盘天平、胶头滴管和容量瓶，所以还需要250mL容量瓶；需要硫酸亚铁的物质的量为：0.5mol/L×0.25L=0.125mol，需要FeSO₄?7H₂O的质量为：278g/mol×0.125mol=34.75g，需要托盘天平称量的质量是：34.8g，
故答案为：250mL容量瓶； 34.8；
②若是已经洗涤干净，洗涤液的pH应该等于7，所以可通过测定洗涤液的pH判断是否洗涤干净，方法为：取最后的洗涤液，测定洗涤液的pH，若洗涤液的pH等于7，说明已经洗涤干净（或取最后的洗涤液，向其中滴加BaCl₂溶液，若无浑浊产生，则说明已经洗涤干净），
故答案为：取最后的洗涤液，测定洗涤液的pH，若洗涤液的pH等于7，说明已经洗涤干净（或取最后的洗涤液，向其中滴加BaCl₂溶液，若无浑浊产生，则说明已经洗涤干净）；
③根据制备流程，通过过滤获得草酸亚铁晶体，说明草酸亚铁的溶解度较小；所得的沉淀在烘箱中50℃以下烘干，说明温度高了草酸亚铁容易分解，但是不会被氧气氧化，所以正确的是a、b，
故选ab；
（2）①利用草酸亚铁晶体高温下制备纳米铁粉，草酸亚铁晶体中C的化合价是+3价，铁被还原，碳原子只能被氧化，生成了二氧化碳，反应的方程式为：FeC₂O₄?2H₂O

高温  .

Fe+2CO₂↑+2H₂O↑，
故答案为：FeC₂O₄?2H₂O

高温  .

Fe+2CO₂↑+2H₂O↑；
②该反应中，FeC₂O₄?2H₂O

高温  .

Fe+2CO₂↑+2H₂O↑，生成了二氧化碳，二氧化碳能够将空气赶走，防止了铁被氧化，
故答案为：反应生成CO₂驱赶装置中空气，防止红热的铁被氧化．

点评：本题考查了草酸亚铁晶体（FeC₂O₄?2H₂O）和纳米铁粉的制备，涉及了一定物质的量浓度的溶液配制方法及仪器选择、根据信息推断物质的性质、化学方程式的书写等知识，题量较大，特别是书写草酸亚铁晶体的分解方程式，需要根据化合价判断产物二氧化碳，本题难度中等．