Question

【題目】以FeSO4·7H2O為原料制備鐵紅（Fe2O3）的一種方法如下：

已知“沉淀”時(shí)的主要反應(yīng)為：

（1）FeO（OH）中鐵元素的化合價(jià)為_______。FeO（OH）可表示為mFe2O3·nFe（OH）3， =_____________。

（2）“沉淀”時(shí)需控制溶液的pH與反應(yīng)的溫度。

①“沉淀”時(shí)調(diào)節(jié)溶液的初始pH約為4，過(guò)程中應(yīng)始終保持溶液的pH為3.0~4.5，需不斷加入物質(zhì)Z調(diào)節(jié)溶液的pH，Z應(yīng)具備的性質(zhì)有__________（填字母）。

A 能與酸反應(yīng)

B 能與堿反應(yīng)

C 不與FeO（OH）反應(yīng)

②“沉淀”時(shí)反應(yīng)溫度不宜過(guò)高，其原因是_______。

（3）“過(guò)濾”后需對(duì)固體進(jìn)行洗滌與干燥。洗滌時(shí)被除去的沾于固體表面的陰離子為__________（填離子符號(hào)）。

（4）“煅燒”時(shí)反應(yīng)的化學(xué)方程式為________。

（5）如圖為其他條件相同時(shí)不同煅燒溫度對(duì)產(chǎn)品中Fe2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響。煅燒溫度較低時(shí)，產(chǎn)品中Fe2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，其原因是___________。當(dāng)煅燒溫度達(dá)800℃時(shí)，繼續(xù)升高溫度，產(chǎn)品中Fe2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低，且鐵元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)升高，所得產(chǎn)品發(fā)黑，其可能原因是_______。

（6）用該方法制備Fe2O3，計(jì)算理論上13.9 t FeSO4·7H2O（相對(duì)分子質(zhì)量為278）可制得Fe2O3的質(zhì)量（寫出計(jì)算過(guò)程）。_________。

Answer 1

【答案】+3 1 AC 溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致過(guò)氧化氫揮發(fā)，不利于反應(yīng)的進(jìn)行 SO42- 2FeO（OH） Fe2O3+ H2O 低溫條件下FeO（OH）不易分解 生成了四氧化三鐵或氧化亞鐵 4t

【解析】

（1）化合物中元素的化合價(jià)代數(shù)和為零，設(shè)FeO（OH）中鐵元素的化合價(jià)為x，則x+(+1)+（-2）×2=0，x=+3，FeO（OH）可表示為mFe2O3·nFe（OH）3，FeO（OH）和mFe2O3·nFe（OH）3中原子個(gè)數(shù)比相同，則 ，得 =1；

（2）已知“沉淀”時(shí)的主要反應(yīng)為：，①“沉淀”時(shí)調(diào)節(jié)溶液的初始pH約為4，過(guò)程中應(yīng)始終保持溶液的pH為3.0~4.5，需不斷加入物質(zhì)Z調(diào)節(jié)溶液的pH，Z應(yīng)具備的性質(zhì)有：A、 能與酸反應(yīng)，將生成的硫酸部分反應(yīng)掉，使溶液的酸性不能太強(qiáng)，選項(xiàng)正確；

B、不能與堿反應(yīng)，選項(xiàng)錯(cuò)誤；

C、不與FeO（OH）反應(yīng)，否則會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)率偏小，甚至得不到產(chǎn)品，選項(xiàng)正確；故選AC；

②“沉淀”時(shí)反應(yīng)溫度不宜過(guò)高，其原因是溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)物過(guò)氧化氫揮發(fā)，不利于反應(yīng)的進(jìn)行；

（3）“過(guò)濾”后需對(duì)固體進(jìn)行洗滌與干燥。洗滌時(shí)被除去的沾于固體表面的溶質(zhì)是硫酸及調(diào)節(jié)酸堿性時(shí)可能產(chǎn)生的可溶性硫酸鹽，陰離子為SO42-；

（4）根據(jù)質(zhì)量守恒定律可推知，“煅燒”時(shí)反應(yīng)是FeO（OH）在高溫條件下分解生成氧化鐵和水，化學(xué)方程式為2FeO（OH） Fe2O3+ H2O；

（5）如圖為其他條件相同時(shí)不同煅燒溫度對(duì)產(chǎn)品中Fe2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響。煅燒溫度較低時(shí)，產(chǎn)品中Fe2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，其原因是低溫條件下FeO（OH）不易分解。當(dāng)煅燒溫度達(dá)800℃時(shí)，繼續(xù)升高溫度，產(chǎn)品中Fe2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低，且鐵元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)升高，所得產(chǎn)品發(fā)黑，其可能原因是生成了四氧化三鐵或氧化亞鐵，因鐵的氧化物有氧化亞鐵，四氧化三鐵，氧化鐵三種，其中氧化亞鐵，四氧化三鐵都是黑色固體，且鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比氧化鐵中高；

（6）用該方法制備Fe2O3，設(shè)13.9 t FeSO4·7H2O（相對(duì)分子質(zhì)量為278）理論上可制得Fe2O3的質(zhì)量為x，據(jù)反應(yīng)前后元素的種類、質(zhì)量不變，則：13.9 t× =x， x=4t。