Question

6．納米級Fe粉是新型材料，具有超強磁性、高效催化性．某化學小組探究用氫氣和碳酸亞鐵制取納米級鐵粉．其實驗設計如圖1（加熱、夾持裝置省略）

（l）a的名稱是蒸餾燒瓶；濃硫酸的作用是干燥氫氣．
（2）打開分液漏斗活塞，一段時間后再對C裝置加熱，反應一段時間后D中變藍．E中溶液變渾濁，C中發(fā)生反應的化學方程式是FeCO₃+H₂=Fe+CO₂+H₂O．
（3）將酒精燈換成酒精噴燈，按上述操作．D中變藍，E中有氣泡但未出現(xiàn)渾濁．其可能原因是溫度升高，CO₂被H₂還原為CO
（4）據(jù)報道納米鐵粉可用于還原凈化含對氯硝基苯的工業(yè)污水，同時生成污染性小的對氯苯胺和FeCl₂．處理1L該工業(yè)污水時，對氯硝基苯去除百分率與加入不同質量納米鐵粉關系如圖2-甲；加入足量納米鐵粉，對氯硝基苯去除速率與pH的關系如圖2-乙．
①綜合考慮納米鐵的利用率及去除效率，處理同樣1L污水加入納米鐵粉最佳為1.0g；
②圖2-乙pH大于6.5時，除去速率變化很快變小的原因可能是PH變大，生成Fe（OH）₂覆蓋在鐵粉表面，阻礙反應進行．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)儀器的構造可知a為蒸餾燒瓶，C中的反應不能有水，濃硫酸的作用即為干燥氫氣；
（2）根據(jù)反應一段時間后D中變藍，E中溶液變渾濁，C中發(fā)生反應是氫氣還原FeCO₃生成鐵、二氧化碳和水；
（3）將酒精燈換成酒精噴燈，D中變藍，E中有氣泡但未出現(xiàn)渾濁，說明產生了水和一氧化碳，可能是溫度過高二氧化碳和氫氣反應生成了CO；
（4）①根據(jù)圖象，從反應的速率和對氯硝基苯去除百分率分析；
②當PH變大后，溶液呈堿性，會使二價鐵離子沉淀為Fe（OH）₂，覆蓋在鐵粉表面，阻礙反應進行．

解答 解：（1）根據(jù)儀器的構造可知a為蒸餾燒瓶，A中制備氫氣，用氫氣還原C中的鐵，氫氣必須干燥，濃硫酸的作用即為干燥氫氣，
故答案為：蒸餾燒瓶；干燥氫氣；
（2）根據(jù)反應一段時間后D中變藍，E中溶液變渾濁，C中發(fā)生反應是氫氣還原FeCO₃生成鐵、二氧化碳和水，化學方程式是FeCO₃+H₂=Fe+CO₂+H₂O，
故答案為：FeCO₃+H₂=Fe+CO₂+H₂O；
（3）將酒精燈換成酒精噴燈，D中變藍，E中有氣泡但未出現(xiàn)渾濁，說明產生了水和一氧化碳，可能是溫度過高二氧化碳和氫氣反應生成了CO，
故答案為：溫度升高，CO₂被H₂還原為CO；
（4）①根據(jù)圖象，在相同時間內，加入米鐵粉為1.0g時，反應的速率比較快，且對氯硝基苯去除百分率比較高，而加入1.2g時當隨著時間推移，去除率變化不大，速率與1.0相差不大，但是原料的費用高，加入0.8g時，速率慢、去除率低，故最佳為1.0g，
故答案為：1.0；
②當PH變大后，溶液呈堿性，會使二價鐵離子沉淀為Fe（OH）₂，覆蓋在鐵粉表面，阻礙反應進行，反應速率變化很快變小，
故答案為：PH變大，生成Fe（OH）₂覆蓋在鐵粉表面，阻礙反應進行．

點評 本題考查了用氫氣和碳酸亞鐵制取納米級鐵粉，涉及到實驗儀器裝置的使用，物質性質的考查，反應速率的影響條件比較等廣泛內容，需要對知識的全面掌握，理清實驗原理，難度中等．