Question

【題目】工業上可以用廢鐵屑制備活性Fe3O4，流程如下圖：

(1)在制備過程中，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)根據流程可知，配料中心很可能使混合物中的Fe2O3與Fe物質的量之比接近________

(4)某同學利用廢鐵屑（含Fe和Fe2O3）來制取FeCl3·6H2O晶體，同時測定混合物中鐵的質量分數，裝置如圖（夾持裝置略，氣密性已檢驗）：

操作步驟如下：

I．打開彈簧夾K1、關閉彈簧夾K2，并打開活塞a，緩慢滴加鹽酸。

Ⅱ．當……時，關閉彈簧夾K1打開彈簧夾K2，當A中溶液完全進入燒杯后關閉活塞a。

Ⅲ．將燒杯中溶液蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾后得到FeC13·6H2O晶體。

請回答：

① 操作Ⅱ中“……”的內容是______________，燒杯中的現象是_________________，并有氣泡產生。相應的方程式是________________、________________。（是離子反應的寫離子方程式）

②若混合物質量為m g，實驗結束后測得B中所得的氣體是V mL（標準狀況時），該同學由此計算出此廢鐵屑中鐵的質量分數是，該數值比實際數值偏低，若實驗過程操作無誤，偏低的原因是______________________。

Answer 1

【答案】增大反應物之間的接觸面積，增加反應速率，提高生產效率 Fe2++2Fe3++8OH－＝Fe3O4+4H2O 4：1 當A中固體完全消失 無色溶液逐漸變黃 2Fe2＋＋H2O2+2H+＝2Fe3＋+2H2O 2H2O2 2H2O+O2↑ Fe3＋和Fe發生反應消耗部分Fe，使與鹽酸反應的Fe相應減少

【解析】

根據物質的制備、分離和提純的操作及注意事項分析解答；根據氧化還原反應的本質和特征分析解答；根據鐵及其化合物的性質分析解答。

(1) 固體的表面積越大，反應速率越快，所以在工業生產中，將塊狀固體磨成粉末，并在反應池中安裝攪拌機，目的是增加反應速率，故答案為：增大反應物之間的接觸面積，增加反應速率，提高生產效率；

(2) Fe2+與Fe3+在堿性條件下反應生成Fe3O4，反應的離子方程式為：Fe2++2Fe3++8OH-=Fe3O4↓+4H2O；故答案為：Fe2++2Fe3++8OH-=Fe3O4↓+4H2O；

(3) 沒有氣體產生，說明鐵剛好使三價鐵轉化為二價鐵，由于在1molFe3O4中可以認為有1molFeO和1molFe2O3，設Fe為xmol，Fe2O3為ymol，生成1molFe3O4，根據Fe+2Fe3+=3Fe2+則有：x+2y=3；3x=1，解得x=mol；y=mol，故Fe2O3與Fe物質的量之比為4：1；故答案為：4：1；

(4) ①當A中固體完全消失，鐵完全和鹽酸反應后，反應結束；當A中溶液完全進入燒杯，生成的FeCl2被氧化成黃色的FeCl3，生成的FeCl3作催化劑，使H2O分解，反應的方程式為：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，2H2O2 2H2O+O2↑，故答案是：當A中固體完全消失；無色溶液逐漸變黃，有氣泡產生；2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，2H2O2 2H2O+O2↑；

②由于廢鐵屑中含有Fe2O3，和鹽酸反應生成的Fe3+能夠和Fe反應，導致Fe減少，置換的氫氣體積減少，故答案是：Fe3+和Fe發生反應消耗部分Fe，使與鹽酸反應的Fe相應減少。