题目内容

17．α-铁纳米粉在现代电子工业上用途极为广泛，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）3Fe（OH）3Fe（OH）2Cu（OH）2
pH5.23.29.76.7
（1）步骤②中用pH试纸测定溶液pH的操作是将一小块pH试纸放在表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待测液，点在pH试纸上，再与标准比色卡对照．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）将第①步过滤所得的MnO2与KClO3、KOH溶液共热，可得到K2MnO4，此反应的化学方程式是3MnO2+6KOH+KClO3=3 K2MnO4+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）若步骤⑤是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X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，X气体可以为c．
a．O2b．N2c．Hed．H2
（5）“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．

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）pH试纸测定溶液pH的操作是把PH试纸放在表面皿上，用玻璃棒蘸取溶液滴入试纸中间，观察颜色变化和比色卡对照读取溶液PH；
（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）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X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，X气体是起到能量交换和电荷交换的作用不能和铁发生反应；
（5）“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中用pH试纸测定溶液pH的操作是：将一小块pH试纸放在表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待测液，点在pH试纸上，再与标准比色卡对照；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：将一小块pH试纸放在表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待测液，点在pH试纸上，再与标准比色卡对照；  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：泥三角、坩埚、坩埚钳；
（4）若步骤⑤是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X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，X气体不能和铁发生反应，可以为He，但不能为a．O2，b．N2，d．H2，故选c，
故答案为：c；
（5）“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．

练习册系列答案
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C．2KOH（aq）+H2SO4（aq）═K2SO4（aq）+2H2O（l）△H=+114.6 kJ•mol-1
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