Question

共沉淀法制備磁性納米Fe₃O₄微粒的工藝流程如下：

（1）“共沉”制備Fe₃O₄粒子的離子方程式為

 

．
（2）

n(Fe3+)

n(Fe2+)

對(duì)Fe₃O₄ 粒子制備有較大的影響．
①若Fe³⁺過量，過量的Fe³⁺會(huì)生成副產(chǎn)物FeO（OH）．生成副產(chǎn)物FeO（OH） 的離子方程式為

 

．
②實(shí)際投料時(shí)，

n(Fe3+)

n(Fe2+)

略小于理論反應(yīng)的比值，這是因?yàn)椴糠諪e²⁺會(huì)直接生成Fe₃O₄粒子，該反應(yīng)的離子方程式為

 

．
（3）“共沉”時(shí)需不斷地強(qiáng)烈攪拌，一是使反應(yīng)充分進(jìn)行，另一原因是

 

．
（4）固液分離后，用去離子水反復(fù)洗滌Fe₃O₄粒子．洗滌是否干凈的實(shí)驗(yàn)操作是：

 

．
（5）檢驗(yàn)Fe₃O₄中不同價(jià)態(tài)的鐵元素．選用的試劑是

 

（填字母代號(hào)）．
a．濃鹽酸   b．稀硫酸   c．硫氰化鉀溶液   d．高錳酸鉀溶液   e．溴水．

Answer 1

考點(diǎn)：制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：（1）依據(jù)流程圖分析制備反應(yīng)過程，是氯化鐵、氯化亞鐵在氫氧化鈉溶液中生成四氧化三鐵、水、氯化鈉；根據(jù)電荷守恒可寫出該方程式；
（2）①根據(jù)題意，三價(jià)鐵與氫氧根生成FeO（OH）和水；
②根據(jù)題意，F(xiàn)e²⁺與氫氧根直接生成Fe₃O₄粒子和水；
（3）根據(jù)共沉”時(shí)需不斷地強(qiáng)烈攪拌是反應(yīng)充分，有利于納米微粒在混合溶液中保持穩(wěn)定和分散均勻，由于膠體微粒不太穩(wěn)定很容易聚沉，進(jìn)行來分析；
（4）固液分離后，用去離子水反復(fù)洗滌Fe₃O₄粒子．洗滌是否干凈的實(shí)驗(yàn)操作，可以設(shè)計(jì)檢驗(yàn)溶液PH，是否含有硫酸根離子等設(shè)計(jì)；
（5）要檢驗(yàn)Fe₃O₄中不同價(jià)態(tài)的鐵元素，則先溶于硫酸轉(zhuǎn)變成二價(jià)鐵離子和三價(jià)鐵離子，檢驗(yàn)三價(jià)鐵用KSCN溶液，檢驗(yàn)含有三價(jià)鐵離子時(shí)的二價(jià)鐵離子只能用酸性高錳酸鉀．

解答： 解：（1）由流程可知，生成Fe₃O₄的反應(yīng)物為Fe²⁺、Fe³⁺和OH^-，根據(jù)電荷守恒可寫出該方程式為：Fe²⁺+2Fe³⁺+8OH^-=Fe₃O₄+4H₂O，
故答案為：Fe²⁺+2Fe³⁺+8OH^-=Fe₃O₄+4H₂O；
（2）①根據(jù)題意，三價(jià)鐵與氫氧根生成FeO（OH）和水，所以離子方程式為：Fe³⁺+3OH^-=FeO（OH）+H₂O，故答案為：Fe³⁺+3OH^-=FeO（OH）+H₂O；
②根據(jù)題意，F(xiàn)e²⁺與氫氧根直接生成Fe₃O₄粒子和水，所以離子方程式為：6Fe²⁺+12OH^-+O₂=2Fe₃O₄+6H₂O，故答案為：6Fe²⁺+12OH^-+O₂=2Fe₃O₄+6H₂O；
（3）由于膠體微粒不太穩(wěn)定很容易聚沉，所以不斷地強(qiáng)烈攪拌，反應(yīng)充分進(jìn)行，有利于納米微粒在混合溶液中保持穩(wěn)定和分散均勻，
故答案為：有利于納米微粒在混合溶液中保持穩(wěn)定和分散均勻；
（4）取最后一次洗滌液少許，滴加Ba（NO₃）₂或BaCl₂溶液，若不再產(chǎn)生白色沉淀，說明洗滌干凈；或：取最后一次洗滌液少許，滴加HNO₃酸化的AgNO₃溶液，若不再產(chǎn)生白色沉淀，說明洗滌干凈；
故答案為：取最后一次洗滌液少許，滴加Ba（NO₃）₂或BaCl₂溶液，若不再產(chǎn)生白色沉淀，說明洗滌干凈；或：取最后一次洗滌液少許，滴加HNO₃酸化的AgNO₃溶液，若不再產(chǎn)生白色沉淀，說明洗滌干凈；
（5）要檢驗(yàn)Fe₃O₄中不同價(jià)態(tài)的鐵元素，則先溶于硫酸轉(zhuǎn)變成二價(jià)鐵離子和三價(jià)鐵離子，檢驗(yàn)三價(jià)鐵用KSCN溶液看是否變紅，檢驗(yàn)二價(jià)鐵離子，因?yàn)槿芤褐泻�有三價(jià)鐵所以不能用將二價(jià)轉(zhuǎn)變成三價(jià)檢驗(yàn)的方法，只能用酸性高錳酸鉀溶液如果退色說明含二價(jià)鐵，否則不含，故選：b、c、d．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了制備實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，流程分析判斷，反應(yīng)條件的應(yīng)用，實(shí)驗(yàn)基本操作的遷移應(yīng)用能力，解答此類題的關(guān)鍵是一定要注意題中所給的信息，題目難度中等．