Question

17．α-鐵納米粉在現(xiàn)代電子工業(yè)上用途極為廣泛，用赤鐵礦石（含F(xiàn)e₂O₃、FeO，也含有Al₂O₃、MnO₂、CuO等）制備納米鐵顆粒的實(shí)驗(yàn)流程如下：

已知：部分陽(yáng)離子以氫氧化物形式完全沉淀時(shí)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）步驟②中用pH試紙測(cè)定溶液pH的操作是將一小塊pH試紙放在表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待測(cè)液，點(diǎn)在pH試紙上，再與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對(duì)照．步驟②濾液中含有的金屬陽(yáng)離子是Cu²⁺、Al³⁺，步驟④中碾碎的目的是增大接觸面積，提高原料的轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)速率．
（2）將第①步過(guò)濾所得的MnO₂與KClO₃、KOH溶液共熱，可得到K₂MnO₄，此反應(yīng)的化學(xué)方程式是3MnO₂+6KOH+KClO₃=3 K₂MnO₄+KCl+3H₂O．
（3）步驟③灼燒所需的儀器有酒精燈、三腳架、泥三角、坩堝、坩堝鉗．
（4）若步驟⑤是利用電弧加熱使金屬熔融蒸發(fā)成蒸汽，使大量顆粒狀煙灰塵與周?chē)鶻氣體原子激烈碰撞進(jìn)行充分的能量交換和電荷交換生成α-Fe，X氣體可以為c．
a．O₂b．N₂c．Hed．H₂
（5）“納米鐵”在空氣中受撞擊時(shí)會(huì)燃燒，其反應(yīng)與鐵在純氧中燃燒相同，寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;撞擊\;}}{\;}$Fe₃O₄．

Answer 1

分析 Fe₂O₃、FeO、Al₂O₃、CuO與硫酸反應(yīng)，a中金屬陽(yáng)離子為Cu²⁺、Al³⁺、Fe²⁺、Fe³⁺，加雙氧水將Fe²⁺氧化為Fe³⁺．根據(jù)陽(yáng)離子沉淀時(shí)pH數(shù)據(jù)，可知控制pH=4時(shí)，鐵離子已全部變成Fe（OH）₃沉淀，濾液b中主要為Cu²⁺、Al³⁺，氫氧化鐵洗滌干燥灼燒得到氧化鐵，碾碎用氫氣還原得到金屬鐵粉，利用電弧加熱使金屬熔融蒸發(fā)成蒸汽，使大量顆粒狀煙灰塵與周?chē)�不反�?yīng)的氣體原子激烈碰撞進(jìn)行充分的能量交換和電荷交換生成α-Fe，
（1）pH試紙測(cè)定溶液pH的操作是把PH試紙放在表面皿上，用玻璃棒蘸取溶液滴入試紙中間，觀察顏色變化和比色卡對(duì)照讀取溶液PH；
（2）MnO₂與KClO₃、KOH溶液共熱，MnO₂做還原劑，生成K₂MnO₄，KClO₃做氧化劑生成KCl；
（3）灼燒固體需酒精燈、三腳架、泥三角、坩堝、坩堝鉗；
（4）利用電弧加熱使金屬熔融蒸發(fā)成蒸汽，使大量顆粒狀煙灰塵與周?chē)鶻氣體原子激烈碰撞進(jìn)行充分的能量交換和電荷交換生成α-Fe，X氣體是起到能量交換和電荷交換的作用不能和鐵發(fā)生反應(yīng)；
（5）“納米鐵”在空氣中受撞擊時(shí)會(huì)燃燒，其反應(yīng)與鐵在純氧中燃燒相同，說(shuō)明是生成了四氧化三鐵．

解答 解：（1）步驟②中用pH試紙測(cè)定溶液pH的操作是：將一小塊pH試紙放在表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待測(cè)液，點(diǎn)在pH試紙上，再與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對(duì)照；步驟②濾液中含有的金屬陽(yáng)離子是Cu²⁺、Al³⁺； 步驟④中碾碎的目的是增大接觸面積，提高原料的轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)速率，
故答案為：將一小塊pH試紙放在表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待測(cè)液，點(diǎn)在pH試紙上，再與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對(duì)照；  Cu²⁺、Al³⁺； 增大接觸面積，提高原料的轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)速率；
（2）將第①步過(guò)濾所得的MnO₂與KClO₃、KOH溶液共熱，可得到K₂MnO₄，MnO₂做還原劑，生成K₂MnO₄，KClO₃做氧化劑生成KCl，此反應(yīng)的化學(xué)方程式是：
3MnO₂+6KOH+KClO₃=3 K₂MnO₄+KCl+3H₂O，
故答案為：3MnO₂+6KOH+KClO₃=3 K₂MnO₄+KCl+3H₂O；
（3）步驟③灼燒固體所需的儀器有酒精燈、三腳架、泥三角、坩堝、坩堝鉗，
故答案為：泥三角、坩堝、坩堝鉗；
（4）若步驟⑤是利用電弧加熱使金屬熔融蒸發(fā)成蒸汽，使大量顆粒狀煙灰塵與周?chē)鶻氣體原子激烈碰撞進(jìn)行充分的能量交換和電荷交換生成α-Fe，X氣體不能和鐵發(fā)生反應(yīng)，可以為He，但不能為a．O₂，b．N₂，d．H₂，故選c，
故答案為：c；
（5）“納米鐵”在空氣中受撞擊時(shí)會(huì)燃燒，其反應(yīng)與鐵在純氧中燃燒相同，說(shuō)明是生成了四氧化三鐵，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;撞擊\;}}{\;}$Fe₃O₄，
故答案為：3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;撞擊\;}}{\;}$Fe₃O₄．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)分離、物質(zhì)制備、實(shí)驗(yàn)基本操作、物質(zhì)性質(zhì)的理解應(yīng)用等知識(shí)點(diǎn)，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．