Question

2．α-铁纳米粉在现代电子工业上用途广泛，用赤铁矿石（含Fe₂O₃、FeO，也含有Al₂O₃、MnO₂、CuO等）制备纳米铁颗粒的实验流程如下：

已知：部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH：

沉淀物	Al（OH）3	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Cu（OH）2
pH	5.2	3.2	9.7	6.7

（1）步骤②滤液b中含有的金属阳离子是Cu²⁺、Al³⁺，步骤④中碾碎的目的是增大接触面积，提高原料的转化率和反应速率．
（2）将第①步过滤所得的MnO₂与KClO₃、KOH溶液共热，可得到K₂MnO₄和KCl，此反应的化学方程式是3MnO₂+6KOH+KClO₃=3K₂MnO₄+KCl+3H₂O．
（3）步骤③灼烧所需的仪器有酒精灯、三脚架、泥三角、坩埚、坩埚钳．
（4）“纳米铁”在空气中受撞击时会燃烧，其反应与铁在纯氧中燃烧相同，写出该反应的化学方程式3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;撞击\;}}{\;}$Fe₃O₄．

Answer 1

分析 Fe₂O₃、FeO、Al₂O₃、CuO与硫酸反应，a中金属阳离子为Cu²⁺、Al³⁺、Fe²⁺、Fe³⁺，加双氧水将Fe²⁺氧化为Fe³⁺．根据阳离子沉淀时pH数据，可知控制pH=4时，铁离子已全部变成Fe（OH）₃沉淀，滤液b中主要为Cu²⁺、Al³⁺，氢氧化铁洗涤干燥灼烧得到氧化铁，碾碎用氢气还原得到金属铁粉，利用电弧加热使金属熔融蒸发成蒸汽，使大量颗粒状烟灰尘与周围不反应的气体原子激烈碰撞进行充分的能量交换和电荷交换生成α-Fe，
（1）步骤②滤液中含有的金属阳离子是Cu²⁺、Al³⁺； 步骤④中碾碎的目的是增大接触面积，提高原料的转化率和反应速率；
（2）MnO₂与KClO₃、KOH溶液共热，MnO₂做还原剂，生成K₂MnO₄，KClO₃做氧化剂生成KCl；
（3）灼烧固体需酒精灯、三脚架、泥三角、坩埚、坩埚钳；
（4）“纳米铁”在空气中受撞击时会燃烧，其反应与铁在纯氧中燃烧相同，说明是生成了四氧化三铁．

解答 解：（1）步骤②滤液中含有的金属阳离子是Cu²⁺、Al³⁺； 步骤④中碾碎的目的是增大接触面积，提高原料的转化率和反应速率，
故答案为：Cu²⁺、Al³⁺； 增大接触面积，提高原料的转化率和反应速率；
（2）将第①步过滤所得的MnO₂与KClO₃、KOH溶液共热，可得到K₂MnO₄，MnO₂做还原剂，生成K₂MnO₄，KClO₃做氧化剂生成KCl，此反应的化学方程式是：
3MnO₂+6KOH+KClO₃=3 K₂MnO₄+KCl+3H₂O，
故答案为：3MnO₂+6KOH+KClO₃=3 K₂MnO₄+KCl+3H₂O；
（3）步骤③灼烧固体所需的仪器有酒精灯、三脚架、泥三角、坩埚、坩埚钳，
故答案为：坩埚、坩埚钳；
（4）“纳米铁”在空气中受撞击时会燃烧，其反应与铁在纯氧中燃烧相同，说明是生成了四氧化三铁，反应的化学方程式为：3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;撞击\;}}{\;}$Fe₃O₄，
故答案为：3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;撞击\;}}{\;}$Fe₃O₄．

点评 本题考查了物质分离、物质制备、实验基本操作、物质性质的理解应用等知识点，掌握基础是解题关键，题目难度中等