Question

20．新型材料納米級 Fe 粉具有廣泛的用途，它比普通 Fe 粉更易與氧氣反應(yīng)，其制備工藝流程如圖所示：請回答下列問題：

（1）納米級 Fe 粉在氧氣中能自發(fā)燃燒生成黑色固體，此黑色固體的化學(xué)式為Fe₃O₄．
（2）請寫出上述制備納米級鐵粉工藝的化學(xué)方程式：H₂+FeCl₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe+2HCl．
（3）在制備納米級 Fe 粉的工藝流程中，N₂的作用是保護氣．
（4）研究人員發(fā)現(xiàn)最后制得的納米級 Fe 粉樣品中混有少量的 FeCl₂ 雜質(zhì)．
①為除去樣品中的雜質(zhì)，在無氧環(huán)境下，先加水溶解，過濾、洗滌、烘干．
②取樣品7g，加入足量的鹽酸，生成氫氣 0.2g．則該樣品中單質(zhì) Fe 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)80%．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)鐵與氧氣反應(yīng)生成四氧化三鐵考慮；
（2）根據(jù)氫氣和氯化亞鐵在高溫的條件下生成鐵和氯化氫進行分析；
（3）根據(jù)氮氣化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定考慮；
（4）①根據(jù)鐵不溶于水，氯化亞鐵溶于水進行混合物的分離；
②根據(jù)氫氣的質(zhì)量計算出鐵的質(zhì)量，再除以7g計算出鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）鐵在氧氣中燃燒生成四氧化三鐵，所以黑色固體是四氧化三鐵；
（2）氫氣和氯化亞鐵在高溫的條件下生成鐵和氯化氫，化學(xué)方程式為：H₂+FeCl₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe+2HCl；
（3）氮氣化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在反應(yīng)中起保護氣的作用；
（4）①鐵不溶于水，氯化亞鐵溶于水，所以加水溶解，再進行過濾、洗滌干燥即可；
②設(shè)生成0.2g氫氣需要參加反應(yīng)的鐵的質(zhì)量為x
Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑
56             2
x             0.2g
$\frac{56}{x}$=$\frac{2}{0.2g}$
x=5.6g
$\frac{5.6g}{7g}$×100%=80%．
故答案為：（1）Fe₃O₄；
（2）H₂+FeCl₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe+2HCl；
（3）保護氣；
（4）①水，過濾；
②80%．

點評 解答本題關(guān)鍵是知道鐵燃燒的產(chǎn)物是四氧化三鐵，能夠靈活運用質(zhì)量守恒定律解決實際問題，知道不溶性固體和液體分離的方法，熟悉根據(jù)方程式的簡單計算方法．