Question

【题目】纳米级Fe3O4呈黑色，因其有磁性且粒度小而在磁记录材料、生物功能材料等诸多领域有重要应用，探究其制备和用途意义重大。

（1）还原-沉淀法：①用还原剂Na2SO3将一定量Fe3+可溶盐溶液中的Fe3+还原，使Fe2+和Fe3+的物质的量比为1：2。②然后在①所得体系中加入氨水，铁元素完全沉淀形成纳米Fe3O4。写出②过程的离子方程式：_______。当还原后溶液中c(Fe2+)：c(Fe3+)=2：1时，由下表数据可知，产品磁性最大，可能的原因是________________。

（2）电化学法也可制备纳米级Fe3O4，用面积为4cm2的不锈钢小球(不含镍、铬)为工作电极，铂丝作阴极，用Na2SO4溶液作为电解液，电解液的pH维持在10左右，电流50mA。生成Fe3O4的电极反应为__________。

（3）已知：H2O(1)=H2(g)+O2(g)△H=+285．5kJ·mol-1，以太阳能为热源分解Fe3O4，经由热化学铁氧化合物循环分解水制H2的过程如下，完善以下过程I的热化学方程式。

过程I．____________________________________________________。

过程II：3FeO(s)+H2O(1)===H2(g)+Fe3O4(s) △H=+128．9kJ·mol-1。

Answer 1

【答案】Fe2++2Fe3++8NH3·H2O=Fe3O4↓+8NH4++4H2O Fe2+容易被氧化为Fe3+3Fe-8e-+8OH-=Fe3O4↓+2H2O2Fe3O4(s)=6FeO(s)+O2(g) △H=+313.2kJ·mo1-1

【解析】

（1）反应①中Fe2＋与Fe3＋物质的量比为1：2，即离子反应方程式为Fe2＋与Fe3＋的系数比为1：2,然后加入氨水，生成Fe3O4，即反应②离子方程式为Fe2＋＋2Fe3＋＋8NH3·H2O=Fe3O4＋8NH4＋＋4H2O；当c(Fe2＋):c(Fe3＋)=2:1时，根据表格中数据，产品磁性最大，其原因是Fe2＋溶液被氧化为Fe3＋；（2）不锈钢应作阳极，因为pH维持10左右，因此电解液的环境为碱性，因此生成Fe3O4的电极反应式为3Fe＋8OH－－8e－=Fe3O4＋2H2O；（3）根据过程，Fe3O4转化成FeO和O2，方程式为2Fe3O4=6FeO＋O2↑，因此用总反应减去过程II×2，得出2Fe3O4(s)=6FeO(s)+O2(g) △H=+313.2kJ·mol－1。