Question

8．如图是氧化沉淀法生产复印用高档Fe₃O₄粉的部分工艺流程简图．

（1）试剂X是NaOH（写化学式）．
（2）操作Y的名称为过滤，该操作需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗等，玻璃棒在此操作中的主要作用是引流．
（3）硫酸与氧化铁的反应的化学方程式为3H₂SO₄+Fe₂O₃=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O．
（4）往铁粉（含少量氧化铁）中加入硫酸，除铁、氧化铁与硫酸发生反应外，一定还发生其它反应．作出这种判断的依据是生成物只有一种．
（5）通入氧气时的化学方程式是：4Fe（OH）₂+2H₂O+O₂═4Fe（OH）₃（请补充完整）4Fe（OH）₂+2+O₂═4Fe（OH）₃，由沉淀获得Fe₃O₄的过程中发生的反应为Fe（OH）₂+2Fe（OH）₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂O，因此，通入氧气时，必须控制“一定量”，其目的是防止氢氧化亚铁被完全氧化成氢氧化铁．
（6）取该实验中FeSO₄溶液100g，向其中滴加足量的NaOH溶液，测得Fe（OH）₂沉淀的质量为4.05g，试计算：
①FeSO₄溶液中溶质的质量分数是多少（精确到0.01%）．
②最终得到产品四氧化三铁质量．（精确到0.01）

Answer 1

分析 由硫酸亚铁转化为氢氧化亚铁和硫酸钠可以得出试剂1为氢氧化钠．将混合物中沉淀和溶液分开的操作是过滤，过滤时玻璃棒起引流的作用．酸与金属氧化物发生复分解反应．由我们初中知识可知往铁粉（含少量氧化铁）中加入硫酸，铁、氧化铁与硫酸发生反应生成硫酸亚铁和硫酸铁，但生成物中只有硫酸亚铁，可见在里面一定还发生了我们并不知道的其它反应．根据反应的化学方程式和提供的数据可以进行相关方面的计算．

解答 解：（1）FeSO₄与试剂1生成了Fe（OH）₂和Na₂SO₄，所以试剂1为氢氧化钠；故答案为：NaOH； 
（2）将混合物中沉淀和溶液分开的操作是过滤，该操作需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗，过滤时玻璃棒起引流的作用；故答案为：过滤；漏斗；引流；  
（3）氧化铁与硫酸反应生成硫酸铁和水，反应的化学方程式为3H₂SO₄+Fe₂O₃=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O；故答案为：3H₂SO₄+Fe₂O₃=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O；
（4）铁、氧化铁与硫酸发生反应生成硫酸亚铁和硫酸铁，但生成物中只有硫酸亚铁，可见在里面一定还发生了我们并不知道的其它反应．故答案为：生成物只有一种；
（5）根据氢氧化亚铁与氧气、水反应生成氢氧化铁，所以化学方程式为4Fe（OH）₂+2H₂O+O₂═4Fe（OH）₃．故填：4Fe（OH）₂+2H₂O+O₂═4Fe（OH）₃．
由沉淀获得Fe₃O₄的过程中发生的反应为Fe（OH）₂+2Fe（OH）₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂O，因此，通入氧气时，必须控制“一定量”，其目的是防止氢氧化亚铁被完全氧化成氢氧化铁．故填：防止氢氧化亚铁被完全氧化成氢氧化铁．
（6）设硫酸亚铁质量为x，
FeSO₄+2NaOH=Na₂SO₄+Fe（OH）₂↓，
 152                                   90
  x                                    4.05g
$\frac{152}{90}=\frac{x}{4.05g}$
x=6.84g，
FeSO₄溶液中溶质的质量分数是：$\frac{6.84g}{100g}$×100%=6.84%，
设最终得到产品四氧化三铁质量为y，
由反应过程可知，硫酸亚铁中的铁元素完全转化到四氧化三铁中，
根据题意有：6.84g×$\frac{56}{152}×100%$=y×$\frac{56×3}{232}×100%$
=3.48g，
答：FeSO₄溶液中溶质的质量分数是6.84%，最终得到产品四氧化三铁质量是3.48g．

点评 本考点考查了流程图型物质的制备，由生成物可以判断反应物，同时也可以根据生成物的种类，来判断发生了几个反应，对于我们还没有学过的反应，不能认为不存在．要结合物质的性质，灵活应用，答案就会迎刃而解．