Question

1．四氧化三铁在生产和生活中有着广泛的应用，人们工作中常用的打印机、复印机使用的墨粉主要成分就是Fe₃O₄，图是某企业用氧化沉淀法生产Fe₃O₄的工艺流程：

已知：①绿矾即FeSO₄•7H₂O，工业绿矾中FeSO₄的含量为52.5%，其中的杂质不参与反应；
②Fe（OH）₂+2Fe（OH）₃=Fe₃O₄•4H₂O请回答下列问题：
（1）Fe₃O₄与稀硝酸反应的离子方程式是3Fe₃O₄+28H⁺+NO₃^-=9Fe³⁺+NO↑+14H₂O，检验反应后的溶液中是否含有Fe³⁺可用 试剂KSCN溶液．
（2）在工艺流程中，通入适量空气“氧化”时的化学方程式是：4Fe（OH）₂+2H₂O+O₂=4Fe（OH）₃．
（3）流程图中所示的副产品的化学式是Na₂SO₄•10H₂O（或芒硝，写Na₂SO₄也可），从过滤所得滤液中提取该副产品还需要的操作依次是bcad （填写序号）．
a．过滤    b．加热浓缩    c．冷却结晶    d．洗涤．
（4）在生产中，若工业绿矾的投料速率是12.16kg/h，为使产品较纯，鼓入空气的速率应为0.784m³/h（假设反应在标准状态下进行，空气中氧气占20%）．

Answer 1

分析 （1）Fe₃O₄中含有+2价铁，具有还原性，可与稀硝酸发生氧化还原反应生成Fe³⁺和NO；可用KSCN溶液检验Fe³⁺；
（2）加入氢氧化钠生成Fe（OH）₂，Fe（OH）₂不稳定，易被空气中的氧气氧化生成Fe（OH）₃；
（3）反应流程所用原料为绿矾和氢氧化钠，除生成Fe₃O₄外，副产品为Na₂SO₄•10H₂O（或Na₂SO₄），从溶液中分离出硫酸铜晶体应为将热溶液冷却结晶、过滤、洗涤、干燥；
（4）根据反应的化学方程式进行分析．

解答 解：（1）Fe₃O₄中含有+2价铁，具有还原性，可与稀硝酸发生氧化还原反应生成Fe³⁺和NO，反应的离子发生为3Fe₃O₄+28H⁺+NO₃^-=9Fe³⁺+NO↑+14H₂O，可用KSCN溶液检验Fe³⁺，可取待测液少许于试管中，加入适量的KSCN溶液，若溶液显血红色，则证明含Fe³⁺，
故答案为：3Fe₃O₄+28H⁺+NO₃^-=9Fe³⁺+NO↑+14H₂O；KSCN溶液；
（2）加入氢氧化钠生成Fe（OH）₂，Fe（OH）₂不稳定，易被空气中的氧气氧化生成Fe（OH）₃，反应的化学方程式为4Fe（OH）₂+2H₂O+O₂=4Fe（OH）₃，
故答案为：4Fe（OH）₂+2H₂O+O₂=4Fe（OH）₃；
（3）反应流程所用原料为绿矾和氢氧化钠，除生成Fe₃O₄外，副产品为Na₂SO₄•10H₂O（或Na₂SO₄），由硫酸钠溶液变为失去结晶水的硫酸钠的过程为：加热浓缩，冷却，结晶，过滤，洗涤，即bcad，
故答案为：Na₂SO₄•10H₂O（或Na₂SO₄）；bcad；
（5）鼓入的空气应恰好与FeSO₄完全反应，12.16 kg工业绿矾中含FeSO₄的物质的量：$\frac{12160g×52.5%}{152g/mol}$=42mol，
设鼓入空气的速率应为Vm³/h，
根据：6 FeSO₄∽O₂∽2 Fe₃O₄
　    6mol    22.4L
      42mol   Vm³×10³L/m³×1/5
解得：V=0.784
故答案为：0.784．

点评 本题考查较为综合，对学生的心理素质有非常高的要求，考查学生对工艺流程的理解、阅读题目获取信息能力、物质分离提纯等基本操作、离子检验等，难度中等，要求学生要有扎实的实验基础知识和灵活应用信息、基础知识解决问题的能力．