Question

四氧化三鐵是一種常用的磁性材料，純凈的四氧化三鐵用來作錄音磁帶和電訊器材的原材料．如淀法生產Fe₃O₄工藝流程示意圖：

已知：①工業(yè)綠礬中的雜質不溶于水，不參與反應；②Fe（OH）₂+2Fe（OH）₃═Fe₃O₄+4H₂O．
請回答下列問題：
（1）鐵的常見氧化物中可用作顏料的化學式是

 

．
（2）加水溶解過程中，實驗室通常使用的玻璃儀器有

 

．操作A的名稱是

 

，與加水溶解的過程中用到不同的玻璃儀器是

 

．
（3）在工藝流程中，通入適量空氣氧化時的化學方程式為

 

．
（4）由溶液B獲得該副產品要經歷以下步驟，請排出正確的操作順序是

 

（填字母編號），得到副產品的化學式為

 

．
a．過濾　　b．加熱濃縮　c．結晶　　d．冷卻   e．洗滌
（5）25℃時，0.01mol/L FeCl₃溶液中加NaOH溶液有紅褐色沉淀產生，當pH=6時c（Fe³⁺）=

 

﹛Ksp〔Fe（OH）₃〕=3.8×10^-38﹜
（6）Fe₃O₄與稀硝酸恰好完全反應時，氧化劑與還原劑的物質的量之比為

 

．

Answer 1

考點：物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用

專題：實驗設計題

分析：工業(yè)綠礬中的雜質不溶于水，不參與反應，加水溶解過濾得到濾液A，加入適量NaOH反應生成沉淀氫氧化亞鐵，通入適量空氣氧化氫氧化亞鐵為氫氧化鐵，過濾得到沉淀B為Fe（OH）₃，通過系列操作C發(fā)生反應：Fe（OH）₂+2Fe（OH）₃═Fe₃O₄+4H₂O，得到四氧化三鐵，溶液B通過系列操作B蒸發(fā)濃縮，冷卻結晶，過濾洗滌的副產品硫酸鈉晶體；
（1）做顏料的鐵的氧化物為鐵紅氧化鐵；
（2）溶解固體物質在燒杯中溶解用玻璃棒加快溶解，操作A依據流程分析可知為固體和液體分離，過濾和溶解的不同是過濾用到漏斗；
（3）流程分析可知氫氧化亞鐵被空氣中的氧氣氧化生成氫氧化鐵；
（4）依據溶液中得到晶體的方法分析步驟和過程，結合流程轉換副產品應為硫酸鈉晶體；
（5）依據Ksp計算鐵離子濃度；
（6）Fe₃O₄與稀硝酸恰好完全反應的化學方程式定量關系分析計算；

解答： 解：工業(yè)綠礬中的雜質不溶于水，不參與反應，加水溶解過濾得到濾液A，加入適量NaOH反應生成沉淀氫氧化亞鐵，通入適量空氣氧化氫氧化亞鐵為氫氧化鐵，過濾得到沉淀B為Fe（OH）₃，通過系列操作C發(fā)生反應：Fe（OH）₂+2Fe（OH）₃═Fe₃O₄+4H₂O，得到四氧化三鐵，溶液B通過系列操作B蒸發(fā)濃縮，冷卻結晶，過濾洗滌的副產品硫酸鈉晶體；
（1）做顏料的鐵的氧化物為鐵紅，屬于紅色的氧化鐵，可用作顏料的化學式是：Fe₂O₃；
故答案為：Fe₂O₃；
（2）溶解固體物質在燒杯中溶解用玻璃棒加快溶解，加水溶解過程中，實驗室通常使用的玻璃儀器有燒杯和玻璃棒；操作A依據流程分析可知為固體和液體分離，過濾和溶解的不同是過濾用到漏斗；
故答案為：燒杯和玻璃棒，過濾，漏斗；
（3）流程分析可知氫氧化亞鐵被空氣中的氧氣氧化生成氫氧化鐵，4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃；
故答案為：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃；
（4）依據溶液中得到晶體的方法分析步驟和過程為蒸發(fā)濃縮，冷卻結晶，過濾洗滌得到晶體，選擇正確的操作順序是：b d c a e；結合流程轉換副產品應為硫酸鈉晶體；
故答案為：b d c a e，Na₂SO₄?10H₂O；
（5）依據Ksp計算鐵離子濃度，當pH=6時，c（OH^-）=10^-8mol/L，Ksp〔Fe（OH）₃〕=c（Fe³⁺）c³（OH^-）=3.8×10^-38，c（Fe³⁺）=

3.8×10-38

(10-8)3

=3.8×10^-14mol/L；
故答案為：3.8×10^-14mol/L；
（6）Fe₃O₄與稀硝酸恰好完全反應的化學方程式定量關系分析計算，依據氧化還原反應電子守恒配平書寫：3Fe₃O₄+28HNO₃=9Fe（NO₃）₃+NO+14H₂O，四氧化三鐵FeO?Fe₂O₃，所以氧化劑與還原劑的物質的量之比為1：3；
故答案為：1：3；

點評：本題考查了物質分離提純方法，主要是流程分析判斷，物質性質的理解應用，沉淀平衡常數的計算分析，氧化還原反應電子守恒，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．