Question

【题目】工业上可以用废铁屑制备活性Fe3O4，流程如下图：

(1)在制备过程中，要将块状固体原料粉碎、磨成粉末，作用是________________________

(2)在合成池里生成Fe3O4的离子方程式为__________________________

(3)根据流程可知，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)某同学利用废铁屑（含Fe和Fe2O3）来制取FeCl3·6H2O晶体，同时测定混合物中铁的质量分数，装置如图（夹持装置略，气密性已检验）：

操作步骤如下：

I．打开弹簧夹K1、关闭弹簧夹K2，并打开活塞a，缓慢滴加盐酸。

Ⅱ．当……时，关闭弹簧夹K1打开弹簧夹K2，当A中溶液完全进入烧杯后关闭活塞a。

Ⅲ．将烧杯中溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤后得到FeC13·6H2O晶体。

请回答：

① 操作Ⅱ中“……”的内容是______________，烧杯中的现象是_________________，并有气泡产生。相应的方程式是________________、________________。（是离子反应的写离子方程式）

②若混合物质量为m g，实验结束后测得B中所得的气体是V mL（标准状况时），该同学由此计算出此废铁屑中铁的质量分数是，该数值比实际数值偏低，若实验过程操作无误，偏低的原因是______________________。

Answer 1

【答案】增大反应物之间的接触面积，增加反应速率，提高生产效率 Fe2++2Fe3++8OH－＝Fe3O4+4H2O 4：1 当A中固体完全消失 无色溶液逐渐变黄 2Fe2＋＋H2O2+2H+＝2Fe3＋+2H2O 2H2O2 2H2O+O2↑ Fe3＋和Fe发生反应消耗部分Fe，使与盐酸反应的Fe相应减少

【解析】

根据物质的制备、分离和提纯的操作及注意事项分析解答；根据氧化还原反应的本质和特征分析解答；根据铁及其化合物的性质分析解答。

(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：增大反应物之间的接触面积，增加反应速率，提高生产效率；

(2) 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；故答案为：Fe2++2Fe3++8OH-=Fe3O4↓+4H2O；

(3) 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1molFeO和1molFe2O3，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=mol；y=mol，故Fe2O3与Fe物质的量之比为4：1；故答案为：4：1；

(4) ①当A中固体完全消失，铁完全和盐酸反应后，反应结束；当A中溶液完全进入烧杯，生成的FeCl2被氧化成黄色的FeCl3，生成的FeCl3作催化剂，使H2O分解，反应的方程式为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，2H2O2 2H2O+O2↑，故答案是：当A中固体完全消失；无色溶液逐渐变黄，有气泡产生；2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，2H2O2 2H2O+O2↑；

②由于废铁屑中含有Fe2O3，和盐酸反应生成的Fe3+能够和Fe反应，导致Fe减少，置换的氢气体积减少，故答案是：Fe3+和Fe发生反应消耗部分Fe，使与盐酸反应的Fe相应减少。