Question

活性Fe₃O₄為黑色固體，有磁性，其不溶于水、堿和酒精、乙醚等有機(jī)溶劑中， Fe₃O₄在潮濕的空氣中或高溫下易被O₂氧化。工業(yè)上利用銹蝕廢鐵為原料，利用共沉淀法制備活性Fe₃O₄（或?qū)憺镕eO·Fe₂O₃）的流程如下：

（1）在制備過(guò)程中將塊狀固體原料粉碎磨成粉末，作用是                     。
（2）設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)方案證明Fe₃O₄與鹽酸反應(yīng)的產(chǎn)物中含有Fe²⁺、Fe³⁺，簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)操作步驟和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象                                                             。
（可供選擇的試劑：KSCN溶液、還原鐵粉、氯水、酸性高錳酸鉀溶液）
（3）假如在反應(yīng)池中幾乎沒(méi)有氣體產(chǎn)生，在合成池里所有鐵元素轉(zhuǎn)化為Fe₃O₄，則根據(jù)相關(guān)反應(yīng)可知，配料中心很可能使混合物中的Fe₂O₃與Fe物質(zhì)的量之比接近于      。
（4）在一次制備Fe₃O₄的實(shí)驗(yàn)中，由于配料中心反應(yīng)物比例控制不當(dāng)，獲得了另一種產(chǎn)品Fe_xO_y。取一定量該產(chǎn)品溶于足量鹽酸中，還需通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下224 mLCl₂才能把溶液中的Fe²⁺全部氧化為Fe³⁺，然后把所得溶液滴加足量NaOH溶液，將沉淀過(guò)濾、洗滌、蒸干，灼燒至恒重，得8 g固體。計(jì)算該產(chǎn)品的化學(xué)式。(請(qǐng)寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程)

Answer 1

（1）有利于加快反應(yīng)池中反應(yīng)速率
（2）取2份待檢液，其中一份待檢液滴入KSCN溶液，若顯示血紅色則含有Fe³⁺，再向另一份待檢液滴入酸性高錳酸鉀溶液，若紫紅色褪去則含有Fe³⁺
（3）4：1（3分）   （4） Fe₅O₇或FeO·2Fe₂O₃（5分）除標(biāo)示外，其余每空2分

試題分析：（1）在制備過(guò)程中將塊狀固體原料粉碎磨成粉末，作用是增大反應(yīng)物的接觸面積，有利于加快反應(yīng)池中反應(yīng)速率 。（2）由于Fe₃O₄不溶于水但能溶于酸，如與鹽酸反應(yīng)的產(chǎn)物中含有Fe²⁺、Fe³⁺，可分別對(duì)兩種離子進(jìn)行檢驗(yàn)，根據(jù)提供的試劑方法如下：取2份待檢液，其中一份待檢液滴入KSCN溶液，若顯示血紅色則含有Fe³⁺，再向另一份待檢液滴入酸性高錳酸鉀溶液，若紫紅色褪去則含有Fe³⁺。（3）沒(méi)有氣體產(chǎn)生，說(shuō)明鐵剛好使三價(jià)鐵轉(zhuǎn)化為二價(jià)鐵，由于在1molFe₃O₄中可以認(rèn)為有二價(jià)的氧化亞鐵和三價(jià)的三氧化鐵各1mol，設(shè)Fe為Xmol，F(xiàn)e2O3為ymol，生成1molFe₃O₄，根據(jù)Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺則有：X+2Y=3,3X=1，解得X=1/3;Y=4/3，故鐵和三氧化鐵的物質(zhì)的量為1：4。（4）在一次制備Fe₃O₄的實(shí)驗(yàn)中，由于配料中心反應(yīng)物比例控制不當(dāng)，獲得了另一種產(chǎn)品Fe_xO_y。取一定量該產(chǎn)品溶于足量鹽酸中，還需通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下224 mLCl₂才能把溶液中的Fe²⁺全部氧化為Fe³⁺，然后把所得溶液滴加足量NaOH溶液，將沉淀過(guò)濾、洗滌、蒸干，灼燒至恒重，得8 g固體。計(jì)算該產(chǎn)品的化學(xué)式。(請(qǐng)寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程) 根據(jù)2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺ +2 Cl^-,由224 mLCl₂可知氯氣的物質(zhì)的量為0.01mol，F(xiàn)e²⁺為0.02mol。得到8 g固體為三氧化二鐵，物質(zhì)的量為0.05mol，則Fe³⁺為0.03mol，故化學(xué)式為Fe₁₀O₁₃或4FeO·3Fe₂O₃。