Question

20．四氧化三铁可用于医疗器械、电子等工业．某实验兴趣小组从工厂采集废液（含FeSO₄和少量ZnSO₄、MgSO₄），进行四氧化三铁的制备实验．
【阅读资料】
（1）25℃时，氢氧化物沉淀的pH范围如表．

	Zn（OH）2	Fe（OH）2	Mg（OH）2
开始沉淀的pH	5.7	7.6	10.4
沉淀完全的pH	8.0	9.6	12.4

（2）25℃时，Zn（OH）₂可溶于pH＞10.5的碱溶液．
（3）制备Fe₃O₄的实验流程如图：

【回答问题】
（1）往废液中加入氢氧化钠溶液生成沉淀的化学方程式为（写一个即可）2NaOH+ZnSO₄═Zn（OH）₂↓+Na₂SO₄【或2NaOH+FeSO₄═Fe（OH）₂↓+Na₂SO₄】．
（2）溶液1所含溶质有（至少写两种）硫酸镁、硫酸钠；溶液3所含溶质的主要成分为硫酸亚铁．
（3）该实验取废液100g，最终得到产品四氧化三铁质量为2.32g，则原废液中硫酸亚铁溶质的质量分数不低于4.56%（精确到0.01%）．

Answer 1

分析 （1）加入氢氧化钠溶液后，可以判断能形成得到氢氧化锌和氢氧化亚铁沉淀，可以据此写出反应的化学方程式；
（2）加入氢氧化钠后，硫酸锌和氢氧化钠反应生成了硫酸钠，氢氧化镁只有在pH值等于10.4时，才会沉淀，所以溶液中还含有硫酸镁，向固体1中加入氢氧化钠溶液，根据题给信息可以知道25℃时，Zn（OH）₂可溶于pH＞10.5的碱溶液，所以氢氧化锌要溶解，剩余的固体2为氢氧化亚铁，所以加入稀硫酸后溶液3的溶质为硫酸亚铁，可以据此解答该题；
（3）根据铁元素的质量守恒来完成该题的解答．

解答 解：（1）加入氢氧化钠溶液后，可以判断能形成得到氢氧化锌和氢氧化亚铁沉淀，该反应的化学方程式为：2NaOH+ZnSO₄═Zn（OH）₂↓+Na₂SO₄【或2NaOH+FeSO₄=Fe（OH）₂↓+Na₂SO₄】；故填：2NaOH+ZnSO₄═Zn（OH）₂↓+Na₂SO₄【或2NaOH+FeSO₄═Fe（OH）₂↓+Na₂SO₄】；
（2）加入氢氧化钠后，硫酸锌和氢氧化钠反应生成了硫酸钠，氢氧化镁只有在pH值等于10.4时，才会沉淀，所以溶液中还含有硫酸镁，向固体1中加入氢氧化钠溶液，根据题给信息可以知道25℃时，Zn（OH）₂可溶于pH＞10.5的碱溶液，所以氢氧化锌要溶解，剩余的固体2为氢氧化亚铁，所以加入稀硫酸后溶液3的溶质为硫酸亚铁；故填：硫酸镁、硫酸钠；硫酸亚铁；
（3）2.32g四氧化三铁中铁元素的质量为：2.32g×$\frac{56×3}{56×3+16×4}$=1.68g；
所以硫酸亚铁的质量为：1.68g÷$\frac{56}{56+32+16×4}$=4.56g
所以原废液中硫酸亚铁溶质的质量分数为$\frac{4.56g}{100g}$×100%=4.56%
答：原废液中硫酸亚铁溶质的质量分数不低于4.56%．

点评 要想解答好这类题目，首先，要理解和熟记物质的相互转化和制备方法，以及与之相关的知识．然后，根据所给的实验、问题情景，结合所学的相关知识和技能，以及自己的生产或生活经验所得，细致地分析题意，并细心地探究、推理后，按照题目要求进行认真地选择或解答即可．