Question

20．纳米级Fe粉是新型材料，具有超强磁性、高效催化性．某化学小组探究用氢气和碳酸亚铁制取纳术级铁粉．其实验设计如图1（加热、夹持装置省略）

（l）a的名称是蒸馏烧瓶；浓硫酸的作用是干燥氢气．
（2）打开分液漏斗活塞，一段时间后再对C装置加热，这样操作的目的是排出体系内的空气，防止干拢实验，防止爆炸；反应一段时间后D中变蓝．E中溶液变浑浊，C中发生反应的化学方程式是FeCO₃+H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe+CO₂+H₂O．
（3）反应中若观察到B装置中气泡产生过快，则应进行的操作是调节A中分液漏斗活塞，减缓硫酸滴加速度．
（4）将酒精灯换成酒精喷灯，按上述操作．D中变蓝，E中有气泡但未出现浑浊．其可能原因是温度升高，CO₂被H₂还原为CO
（5）据报道纳米铁粉可用于还原净化含对氯硝基苯的工业污水，同时生成污染性小的对氯苯胺和FeCI₂．处理1L该工业污水时，对氯硝基苯去除百分率与加入不同质量纳米铁粉关系如图2甲；加入足量纳米铁粉，对氧硝基苯去除速率与pH的关系如图2乙．
①综合考虑纳米铁的利用率及去除效率，处理同样1L污水加入纳米铁粉最佳为1.0g；
②图乙pH大于6.5时，除去速率变化很快变小的原因可能是PH变大，生成Fe（OH）₂覆盖在铁粉表面，阻碍反应进行，反应速率变化很快变小．

Answer 1

分析 （1）根据仪器的构造可知a为蒸馏烧瓶，C中的反应不能有水，浓硫酸的作用即为干燥氢气；
（2）打开分液漏斗活塞，用产生的氢气排出体系内的空气，一段时间后再对C装置加热，这样操作的目的是防止干拢实验，防止爆炸；根据反应一段时间后D中变蓝，E中溶液变浑浊，C中发生反应是氢气还原FeCO₃生成铁、二氧化碳和水书写；
（3）通过调节分液漏斗活塞来减缓硫酸滴加速度；
（4）将酒精灯换成酒精喷灯，D中变蓝，E中有气泡但未出现浑浊，说明产生了水和一氧化碳，可能是温度过高二氧化碳和氢气反应生成了CO；
（5）①根据图象，从反应的速率和对氯硝基苯去除百分率分析；
②当PH变大后，溶液呈碱性，会使二价铁离子沉淀为Fe（OH）₂，覆盖在铁粉表面，阻碍反应进行．

解答 解：（1）从仪器的构造可知a为蒸馏烧瓶，A中制备氢气，用氢气还原C中的铁，氢气必须干燥，浓硫酸的作用即为干燥氢气，
故答案为：蒸馏烧瓶；干燥氢气；
（2）打开分液漏斗活塞，用产生的氢气排出体系内的空气，一段时间后再对C装置加热，这样操作的目的是防止干拢实验，防止爆炸；反应一段时间后D中变蓝，E中溶液变浑浊，C中发生反应是氢气还原FeCO₃生成铁、二氧化碳和水，化学方程式是FeCO₃+H₂=Fe+CO₂+H₂O，
故答案为：排出体系内的空气，防止干拢实验，防止爆炸；FeCO₃+H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe+CO₂+H₂O；
（3）反应中若观察到B装置中气泡产生过快，通过调节A中分液漏斗活塞，减缓硫酸滴加速度，
故答案为：调节A中分液漏斗活塞，减缓硫酸滴加速度；
（4）将酒精灯换成酒精喷灯，D中变蓝，E中有气泡但未出现浑浊，说明产生了水和一氧化碳，可能是温度过高二氧化碳和氢气反应生成了CO，
故答案为：温度升高，CO₂被H₂还原为CO；
（5）①根据图象，在相同时间内，加入米铁粉为1.0g时，反应的速率比较快，且对氯硝基苯去除百分率比较高，而加入1.2g时当随着时间推移，去除率变化不大，速率与1.0相差不大，但是原料的费用高，加入0.8g时，速率慢、去除率低，故最佳为1.0g，
故答案为：1.0；
②当PH变大后，溶液呈碱性，会使二价铁离子沉淀为Fe（OH）₂，覆盖在铁粉表面，阻碍反应进行，反应速率变化很快变小，
故答案为：PH变大，生成Fe（OH）₂覆盖在铁粉表面，阻碍反应进行，反应速率变化很快变小．

点评 本题考查了用氢气和碳酸亚铁制取纳米级铁粉，涉及到实验仪器装置的使用，物质性质的考查，反应速率的影响条件比较等广泛内容，需要对知识的全面掌握，理清实验原理，难度中等．