题目内容

14.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.

已知:硫酸铁能与铁反应,Fe2(SO4)3+Fe═3FeSO4
(1)试剂X是NaOH(写化学式).
(2)硫酸与氧化铁的反应的化学方程式为Fe2O3+3H2SO4═Fe2(SO4)3+3H2O.
(3)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铁能和氧化铁与硫酸反应生成的硫酸铁反应.
(4)Fe(OH)2中Fe的化合价+2,通入氧气时的化学方程式是:(请补充完整)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$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$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.
(5)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13.5g,试计算:
①FeSO4溶液中溶质的质量分数是多少(精确到0.1%).
②最终得到产品四氧化三铁质量.(精确到0.1)

分析 (1)硫酸亚铁和氢氧化钠反应生成氢氧化亚铁沉淀和硫酸钠;
(2)硫酸与氧化铁的反应生成硫酸铁和水;
(3)少量氧化铁和硫酸反应生成硫酸铁和水,铁和硫酸铁反应生成硫酸亚铁;
(4)化合物中元素化合价代数和为零;
化学反应前后,元素的种类不变,原子的种类、总个数不变;
(5)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)硫酸亚铁和氢氧化钠反应生成氢氧化亚铁沉淀和硫酸钠,因此试剂X是NaOH.
故填:NaOH.
(2)硫酸与氧化铁的反应的化学方程式为:Fe2O3+3H2SO4═Fe2(SO4)3+3H2O.
故填:Fe2O3+3H2SO4═Fe2(SO4)3+3H2O.
(3)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铁能和氧化铁与硫酸反应生成的硫酸铁反应.
故填:铁能和氧化铁与硫酸反应生成的硫酸铁反应.
(4)设氢氧化亚铁中铁元素的化合价为x,
氢氧化亚铁中,氢元素的化合价是+1,氧元素化合价是-2,根据题意有:x+(-2)×2+(+1)×2=0,
x=+2;
由质量守恒定律可知,通入氧气时的化学方程式为: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$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$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:+2;H2O;防止氢氧化亚铁被完全氧化成氢氧化铁.
(5)设硫酸亚铁质量为y,
FeSO4+2NaOH=Na2SO4+Fe(OH)2↓,
152                                   90
y                                     13.5g
$\frac{152}{y}$=$\frac{90}{13.5g}$,
y=22.8g,
FeSO4溶液中溶质的质量分数是:$\frac{22.8g}{100g}$×100%=22.8%,
设最终得到产品四氧化三铁质量为z,
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:22.8g×$\frac{56}{152}$×100%=z×$\frac{168}{232}$×100%,
z=11.6g,
答:FeSO4溶液中溶质的质量分数是22.8%,最终得到产品四氧化三铁质量是11.6g.

点评 本题主要考查物质的性质,解答时要根据各种物质的性质,结合各方面条件进行分析、判断,从而得出正确的结论.

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