Question

（2011?厦门一模）利用染化厂的废料铁泥（主要成分是Fe₂O₂、FeO和铁）制备可用于隐形飞机涂层的纳米四氧化三铁的生产流程为：
请回答：

（1）在物质分类中，纳米四氧化三铁的主要成分属于

氧化物

；
（2）过程①主要反应的离子方程式为

2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺

；
（3）已知氢氧化亚铁的K_sp=1×10^-13，氢氧化铁的K_sp=1×10^-26，通过计算所得数据说明过程②调节pH=9的原因是

当pH=9时，Fe²⁺的浓度为5×10^-5mol?L^-1，已完全沉淀

；
（4）物质D的主要产物中铁、氢、氧三种元素的质量比为56：1：32，则过程③主要反应的化学方程式为

2Fe（OH）₂+H₂O₂=2FeO（OH）+2H₂O

；
（5）已知Fe³⁺在弱碱性溶液中还原性较强，图是研究过程④的实验所得，该实验的结论是

随着反应时间的增加，溶液的PH下降，可确定该反应的最佳时间是0.16h

；
（6）为研究本流程中双氧水的用量，调节的pH、反应时间三个关键生产条件，需要进行七组实验．
①每组实验需要测定并计算得出的数据是

纳米四氧化三铁的产率

；
②若实验序号1是该流程的理论最佳生产条件，请在表中填入实验序号为5、6、7的三组实验条件．      

实验序号	双氧水（mL）	pH	反应时间
1	0.5	11	3
2	0.4	11	3
3	0.6	11	3
4	0.5	10	3
5
6
7

Answer 1

分析：（1）四氧化三铁属于氧化物；
（2）过程①为Fe³⁺与Fe反应；
（3）根据水的离子积为1×10^-14，当pH=9时，OH^-的浓度为1×10^-4mol?L^-1，根据氢氧化亚铁的K_sp=1×10^-13，得Fe²⁺的浓度为5×10^-5mol?L^-1；
（4）根据铁、氢、氧三种元素的质量比求D原子最简个数比；
（5）已知Fe²⁺在弱碱性溶液中还原性较强，当时间超过0.16小时，Fe²⁺易氧化，所以最佳反应时间为0.16h；
（6）①本题要得到产品纳米四氧化三铁，且以数据说明；
②表格中双氧水的浓度必须是0.5，pH=11，反应时间=3，依题意：本题是单一变量的对比试验，而且双氧水的浓度已试验序号1，2，3研究了，因此现只研究PH和反应时间．

解答：解：（1）四氧化三铁属于氧化物；故答案为：氧化物；
（2）Fe³⁺与Fe反应生成Fe²⁺，反应的离子方程式为2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，故答案为：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺；
（3）根据水的离子积为1×10^-14，当pH=9时，OH^-的浓度为1×10^-4mol?L^-1，根据氢氧化亚铁的K_sp=1×10^-13，得Fe²⁺的浓度为5×10^-5mol?L^-1，
故答案为：当pH=9时，Fe²⁺的浓度为5×10^-5mol?L^-1，已完全沉淀；
（4）根据物质D铁、氢、氧三种元素的质量比为56：1：32，则它们的个数比为：1：1：2，故物质D为：FeO（OH），反应的化学方程式为2Fe（OH）₂+H₂O₂=2FeO（OH）+2H₂O，
故答案为：2Fe（OH）₂+H₂O₂=2FeO（OH）+2H₂O （物质D写成Fe（OH）O或FeHO₂、FeO₂H均可以）；
（5）Fe²⁺在弱碱性溶液中还原性较强，因此我们PH值要在酸性或者强碱性，但Ⅰ．工业生产要考虑生产效率，时间越短要好．Ⅱ．碱性（PH＞9）太强使Fe²⁺沉淀，综合考虑最佳反应时间为0.16h，故答案为：随着反应时间的增加，溶液的PH下降，可确定该反应的最佳时间是0.16h
（6）①本题要得到产品纳米四氧化三铁，且以数据说明．故答案为：纳米四氧化三铁的产率；
②表格中双氧水的浓度必须是0.5，pH=11，反应时间=3，依题意：本题是单一变量的对比试验，而且双氧水的浓度已试验序号1，2，3研究了，因此现只研究PH和反应时间．表格中双氧水的浓度必须是0.5，pH有两个11，一个大于11即可，可以是12、13等．反应时间必须大于、等于、小于3各一个．
故答案为：

点评：本题考查铁的氢氧化物和离子积常数的应用，掌握实验方案的设计是解题的关键．