Question

（12分）钢铁表面发蓝（或发黑，在钢铁表面形成一层致密的氧化物Fe₃O₄）可提高其耐磨、耐蚀性能。其原理是：

①在NaOH溶液中，将铁粉溶解在NaNO₂溶液中，除水之外，还可产生A和C。其中C为气体，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。

②A能在过量的NaNO₂溶液中继续反应，生成B和C。

③A和B的溶液能继续反应，生成Fe₃O₄。

经研究发现：A和B的焰色反应均为黄色，其导电性实验均为K₂SO₄型。生成物中A与C、B与C的物质的量之比均为31。回答下列问题：

4-1  写出并配平化学反应方程式。

4-2  实践中发现适当提高温度或增大NaNO₂溶液的浓度有利于氧化膜增厚，但加大NaOH溶液浓度对膜层厚度影响不大。试说明原因。

4-3  发蓝层遇光气（COCl₂），若不及时清洗，则发蓝层的完整性将被破坏。写出有关的化学反应方程式。

4-4  有一种隐形材料D可由B与Zn(NO₃)₂ 反应生成，也可用以硝酸铁、硝酸锌、氢氧化钠等为原料的水热合成法。请确定D的化学式，并判断上述制备D的反应是否属于氧化还原反应。此法所得产品D能够隐形的原因是什么？

Answer 1

4-1  3 Fe＋NaNO₂＋5NaOH＝3Na₂FeO₂＋NH₃↑＋H₂O

Na₂FeO₂＋NaNO₂＋5H₂O＝3Na₂Fe₂O₄＋NH₃↑＋7NaOH

Na₂FeO₂＋Na₂Fe₂O₄＋2H₂O＝Fe₃O₄＋4NaOH（各1分）

4-2  因NaNO₂是氧化剂，增大NaNO₂浓度可使反应向生成Fe₃O₄方向移动；而升高温度可以增强NaNO₂的氧化性；由于NaOH是介质，当它的浓度达到一定要求后，再升高c(OH^－)，对化学平衡（生成氧化物层厚度）影响不大，何况还抑制Na₂Fe₂O₄、Fe₃O₄的生成。（3分）

4-3  2 Fe₃O₄＋9COCl₂＝6FeCl₃＋8CO₂↑＋CO↑。（2分）

4-4  D：ZnFe₂O₄；（2分）  非氧化还原反应；（1分） D晶粒直径应在10nm（纳米）左右。（1分）