Question

11．利用废旧铝铁合金（主要成分为Fe、Al、Fe₂O₃、Al₂O₃）制备纳米材料磁性Fe₃O₄粒子及副产物Al，制备流程图如图：

回答下列问题：
（1）步骤1中所用的试剂是NaOH溶液，涉及的化学反应中属于氧化还原反应的化学方程式为2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑．
（2）步骤3中反应的离子方程式为2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-．
（3）步骤5可选用的试剂或操作最合理的是d（填序号）．
a．NaOH溶液      b．氨水      c．盐酸      d．通入过量的CO₂
（4）步骤7中每获得副产物Al 27g，转移的电子数目为3N_A或1.806×10²⁴．
（5）下列关于磁性Fe₃O₄粒子的说法正确的是D（填序号）．
A．磁性Fe₃O₄粒子会产生丁达尔效应
B．磁性Fe₃O₄粒子的化学性质与原来的Fe₃O₄完全不同
C．磁性Fe₃O₄粒子属于胶体分散系
D．磁性Fe₃O₄粒子能透过滤纸．

Answer 1

分析 废旧铝铁合金（主要成分为Fe、Al、Fe₂O₃、Al₂O₃），加入氢氧化钠溶液其中Al、Al₂O₃溶于氢氧化钠溶液，Fe、Fe₂O₃不溶于氢氧化钠，过滤得到不溶物为Fe、Fe₂O₃，加入稀硫酸溶解后加入适量氯水，氧化亚铁离子为铁离子得到亚铁离子和铁离子的混合溶液，加入氢氧化钠溶液加热过滤得到四氧化三铁粒子，溶液A为NaAlO₂溶液，通入过滤二氧化碳气体生成氢氧化铝沉淀，灼烧得到氧化铝，电极熔融氧化铝得到金属铝和氧气，
（1）分析可知步骤1是加入氢氧化钠溶液溶解Al、Al₂O₃，发生氧化还原反应的是铝和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气；
（2）步骤3是氯气氧化亚铁离子生成铁离子；
（3）步骤5是偏铝酸钠溶液中通入过滤二氧化碳气体生成氢氧化铝沉淀的反应；
（4）步骤7是电解熔融氧化铝结合化学方程式定量关系计算电子转移数；
（5）A．磁性Fe₃O₄粒子不是胶体；
B．磁性Fe₃O₄粒子的化学性质与原来的Fe₃O₄相同；
C．磁性Fe₃O₄粒子为纳米级，不属于胶体分散系
D．磁性Fe₃O₄粒子能透过滤纸．

解答 解：（1）分析可知步骤1是加入氢氧化钠溶液溶解Al、Al₂O₃，发生氧化还原反应的是铝和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，反应的化学方程式为：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，
故答案为：NaOH溶液；2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑；
（2）步骤3中反应的离子方程式为氯气氧化亚铁离子生成铁离子，反应的离子方程式为：2Fe²⁺+Cl₂=2 Fe³⁺+2Cl^-，
故答案为：2Fe²⁺+Cl₂=2 Fe³⁺+2Cl^-；
（3）步骤5可选用的试剂是形成氢氧化铝沉淀，
a．NaOH溶液和偏铝酸钠，故a错误；      
b．氨水和偏铝酸钠不反应不能生成氢氧化铝沉淀，故b错误；      
c．盐酸和偏铝酸钠溶液反应，但生成的氢氧化铝可以溶于过量的盐酸，不是最好，故c错误；      
d．通入过量的CO₂ 和偏铝酸钠溶液反应生成氢氧化铝沉淀，能全部沉淀铝离子，故d正确；
故答案为：d；
（4）步骤7是电解熔融氧化铝，反应的化学方程式为：2Al₂O₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4Al+3O₂↑，生成4molAl，电子转移12mol，产物Al 27g物质的量=$\frac{27g}{27g/mol}$=1mol，电子转移3mol即为3N_A或1.806×10²⁴，
故答案为：3N_A 或1.806×10²⁴；
（5）A．磁性Fe₃O₄粒子不是胶体，故A错误；
B．磁性Fe₃O₄粒子的化学性质与原来的Fe₃O₄相同，故B错误；
C．磁性Fe₃O₄粒子为纳米级，不属于胶体分散系，故C错误；
D．磁性Fe₃O₄粒子属于纳米级能透过滤纸，故D正确；
故答案为：D；

点评 本题考查了物质分离提纯、主要是铁及其化合物、铝及其化合物性质、掌握基础是解题关键，题目难度中等．