Question

【題目】工業(yè)上可以用廢鐵屑制備活性Fe3O4，流程如下圖：

（1）在制備過(guò)程中，不但要將塊狀固體原料粉碎、磨成粉末，作用是_____________。

（2）在合成池里生成Fe3O4的離子方程式為_____________。

（3）根據(jù)流程可知，配料中心很可能使混合物中的Fe2O3與Fe物質(zhì)的量之比接近_____________。

（4）某同學(xué)利用廢鐵屑（含F(xiàn)e和Fe2O3）來(lái)制取FeCl3·6H2O晶體，同時(shí)測(cè)定混合物中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，裝置如右圖（夾持裝置略，氣密性已檢驗(yàn)）：

操作步驟如下：

Ⅰ．打開(kāi)彈簧夾K1、關(guān)閉彈簧夾K2，并打開(kāi)活塞a，緩慢滴加鹽酸。

Ⅱ．當(dāng)……時(shí)，關(guān)閉彈簧夾K1打開(kāi)彈簧夾K2，當(dāng)A中溶液完全進(jìn)入燒杯后關(guān)閉活塞a。

Ⅲ．將燒杯中溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾后得到FeC13·6H2O晶體。

請(qǐng)回答：

①操作Ⅱ中“……”的內(nèi)容是_ ，燒杯中的現(xiàn)象是 ，相應(yīng)的方程式是_ ___、___ _。（是離子反應(yīng)的寫(xiě)離子方程式）

②若混合物質(zhì)量為m g，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后測(cè)得B中所得的氣體是V mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況時(shí)），該同學(xué)由此計(jì)算出此廢鐵屑中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是，該數(shù)值比實(shí)際數(shù)值偏低，若實(shí)驗(yàn)過(guò)程操作無(wú)誤，偏低的原因是 。

Answer 1

【答案】（1）增大反應(yīng)物之間的接觸面積，增加反應(yīng)速率，提高生產(chǎn)效率（1分）

（2）Fe2＋＋2Fe3＋+8OH－＝Fe3O4↓+4H2O（2分）

（3）4：1（2分）

（4）① 當(dāng)A中固體完全消失（1分）；無(wú)色溶液逐漸變黃（1分），有氣泡產(chǎn)生（1分）。

2Fe2＋＋H2O2+2H+＝2Fe3＋+2H2O （1分） （1分）

②Fe3＋和Fe發(fā)生反應(yīng)消耗部分Fe，使與鹽酸反應(yīng)的Fe相應(yīng)減少（1分）

【解析】

試題分析：

（1）在制備過(guò)程中，將塊狀固體原料粉碎、磨成粉末，作用是增大反應(yīng)物之間的接觸面積，增加反應(yīng)速率，提高生產(chǎn)效率。

（2）從流程圖看，在合成池中加入了FeCl2、FeCl3和NaOH溶液，生成了Fe3O4，則生成Fe3O4的離子方程式為Fe2＋＋2Fe3＋+8OH－＝Fe3O4↓+4H2O。

（3）當(dāng)鐵剛好使三價(jià)鐵轉(zhuǎn)化為二價(jià)鐵，由于在1molFe3O4中可以認(rèn)為有二價(jià)的氧化亞鐵和三價(jià)的三氧化鐵各1mol，設(shè)Fe為x mol，F(xiàn)e2O3為y mol，生成1mol Fe3O4，根據(jù)Fe+2Fe3+=3Fe2+則有：x+2y=3，3x=1，解得x=1/3，Y=4/3，故鐵和三氧化二鐵的物質(zhì)的量為1：4。

（4）①當(dāng)A中固體完全消失，鐵完全和鹽酸反應(yīng)后，反應(yīng)結(jié)束；當(dāng)A中溶液完全進(jìn)入燒杯，生成的氯化亞鐵被氧化成黃色的氯化鐵，生成的氯化鐵作催化劑，使雙氧水分解，反應(yīng)的方程式為：2Fe2＋＋H2O2+2H+＝2Fe3＋+2H2O，。故答案是：當(dāng)A中固體完全消失；無(wú)色溶液逐漸變黃，有氣泡產(chǎn)生；2Fe2＋＋H2O2+2H+＝2Fe3＋+2H2O，。

② 由于廢鐵屑中含有氧化鐵，和鹽酸反應(yīng)生成的三價(jià)鐵離子能夠和鐵反應(yīng)，導(dǎo)致鐵減少，置換的氫氣體積減少，故答案是：Fe3+和Fe發(fā)生反應(yīng)消耗部分Fe，使與鹽酸反應(yīng)的Fe相應(yīng)減少；