Question

9．以FeSO₄为原料制备铁黑颜料Fe₃O₄（其中Fe既有+2价，也有+3价）的过程如图：
“转化”过程的反应为：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O═4Fe（OH）₃．若原料中含FeSO₄9.12t，下列说法正确的是（　　）

• A． 理论上与FeSO₄反应的NaOH溶液的质量为4.8t
• B． 理论上“转化”过程参与反应的O₂的质量为320kg
• C． 该方法理论上最终可以获得Fe₃O₄的质量为4.64t
• D． 若“转化”过程参与反应的O₂过量，则最终所得固体的质量偏小

Answer 1

分析 硫酸亚铁溶液中加入氢氧化钠溶液，亚铁离子先与氢氧根离子反应生成白色的氢氧化亚铁，氢氧化亚铁很快被氧化，变成灰绿色，最终氢氧化亚铁会被氧化成红褐色的氢氧化铁沉淀，据此写出反应的化学方程式．

解答 解：在FeSO₄溶液中加入NaOH溶液，先生成白色絮状沉淀，反应化学方程式为：FeSO₄+2NaOH=Fe（OH）₂↓+Na₂SO₄，氢氧化亚铁不稳定，很快被氧化成 灰绿色，最终被氧化成红褐色的氢氧化铁沉淀，反应的化学方程式为：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃，
A、设理论上与FeSO₄反应的NaOH的质量为x
FeSO₄+2NaOH=Fe（OH）₂↓+Na₂SO₄，
152         80
9.12t         x  
    $\frac{152}{80}$=$\frac{9.12t}{x}$
x=4.8t
NaOH溶液的质量为$\frac{4.8t}{10%}$=48t
故错误；
B、理论上“转化”过程参与反应的O₂的质量为y，则
4FeSO₄ ～4Fe（OH）₂～O₂
608                              32
9.12t                            y
      $\frac{608}{32}$=$\frac{9.12t}{y}$
y=0.48t=480kg
为了得到Fe₃O₄（可以看成是FeO和Fe₂O₃的等分子混合的混合物），所以FeSO₄中转化为氢氧化亚铁和氢氧化铁的FeSO₄比为1：2，也就是FeSO₄中的铁只能有三分之二转化为4Fe（OH）₃，所以O₂的理论用量为480kg的三分之二，即320kg．
故正确；
C、该方法理论上最终可以获得Fe₃O₄的质量为z
9.12t×$\frac{56}{152}×$100%÷$\frac{56×3}{232}$=4.64t
故正确；
D、9.12tFeSO₄9.12t，中铁元素的质量=3.36t，Fe₃O₄的质量为3.36t÷$\frac{56×3}{232}$=4.64t，若“转化”过程参与反应的O₂过量，则最终所得固体为Fe₂O₃，质量为3.36t$÷\frac{56×2}{160}$=4.8t，质量偏大，故错误．
答案：BC

点评 本题考查了亚铁离子与氢氧根离子的反应原理及现象，题目难度不大，注意掌握亚铁离子、铁离子的性质及检验方法，明确亚铁离子与氢氧根离子的反应现象是解答本题关键，要求学生能够正确书写反应的化学方程式．本题考查了亚铁离子与氢氧根离子的反应原理及现象，题目难度不大，注意掌握亚铁离子、铁离子的性质及检验方法，明确亚铁离子与氢氧根离子的反应现象是解答本题关键，要求学生能够正确书写反应的化学方程式．