Question

【题目】利用废旧镀锌铁皮(含Fe、Zn、Fe2O3、ZnO)制备纳米Fe3O4及副产物ZnO的流程如下：

已知：Zn及其化合物的性质与Al及其化合物的性质相似，“滤液1”中锌元素以ZnO22－形式存在。回答下列问题：

(1)实验中需调节“滤液1”的pH约为8，pH过大或过小都不利的原因是_______________。

(2)“滤渣1”的主要成分是__________(填化学式，下同)，“滤渣2”的主要成分是_______。

(3)“部分氧化”阶段，ClO3－被还原为Cl－，该反应的离子方程式是____________________。

(4)向“溶液2”中通入N2的目的是________________________________________________。

(5)某化学兴趣小组用m1 g废旧镀锌铁皮(Fe元素的质量分数为w)制备纳米Fe3O4，最终得到m2 g产品，则产率为__________(用含m1、m2和w的代数式表示)。

(6)用酸性高锰酸钾溶液可测定产物Fe3O4中二价铁含量，用稀硫酸溶解Fe3O4，再用酸性KMnO4标准溶液进行滴定，发生反应：5Fe2＋＋MnO4－＋8H＋＝Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O。

①判断该反应到达滴定终点的现象是______________________________________________。

②滴定操作中，若滴定前装有酸性KMnO4标准溶液的滴定管尖嘴部分无气泡，而滴定结束后有气泡，则测得的二价铁含量__________(填“偏高”偏低”或“无影响”)。

Answer 1

【答案】pH过小，导致氢氧化锌沉淀溶解；pH过大，ZnO22-不会完全转化为Zn(OH)2，ZnO的产率减小 Fe、Fe2O3 Zn(OH)2 6Fe2++ClO3-+6H+=6Fe3++Cl-+3H2O 防止Fe2+被氧化 当滴入最后一滴KMnO4溶液时，溶液由淡黄色变成浅红色，且半分钟内不褪色 偏低

【解析】

由流程图可知，废旧镀锌铁皮(含Fe、Zn、Fe2O3、ZnO)加NaOH后，Zn、ZnO转化为ZnO22-，进入滤液1中，Fe2O3、Fe不与NaOH反应，进入到滤渣1中。滤渣1经水洗、酸溶，转化为含有Fe2+和Fe3+的溶液，加入NaClO3氧化，使部分Fe2+转化为Fe3+，再加入NaOH，在N2的保护下使Fe2+和Fe3+转化为纳米Fe3O4。滤液调pH后ZnO22-转化为Zn(OH)2沉淀下来，滤渣2即为Zn(OH)2，经灼烧后转化为ZnO。

（1）根据分析，滤液1中为ZnO22-，pH过小，会导致Zn(OH)2沉淀溶解：Zn(OH)2+2H+=Zn2++2H2O；由于ZnO22-在强碱中可稳定存在，pH过大，ZnO22-不会完全转化为Zn(OH)2，最终生成的ZnO减少；

（2）由分析可知，滤渣1的主要成分是Fe、Fe2O3，滤渣2的主要成分是Zn(OH)2；

（3）部分氧化过程中，Fe2+被氧化为Fe3+，根据题意，ClO3－被还原为Cl－，故离子方程式为：6Fe2++ClO3-+6H+=6Fe3++Cl-+3H2O；

（4）由于部分氧化之后，溶液中的Fe2+和Fe3+已经符合纳米Fe3O4要求的比例，而在加NaOH的过程中，Fe2+易被氧化，故通N2的目的是防止Fe2+被氧化；

（5）Fe3O4中Fe占的比例为，m1 g废旧镀锌铁皮（Fe元素的质量分数为w）理论上能产生Fe3O4的质量为，最终得到m2 g产品，则产率为；

（6）①用酸性KMnO4溶液可测定产物Fe3O4中的Fe2+，由于原溶液中既有Fe2+又有Fe3+，故原溶液为黄色，当Fe2+被滴定完后，溶液中出现KMnO4，溶液变为浅红色，所以滴定终点现象为：当滴入最后一滴KMnO4溶液时，溶液由淡黄色变成浅红色，且半分钟内不褪色。

②若滴定前装有酸性KMnO4标准溶液的滴定管尖嘴部分无气泡，而滴定结束后有气泡，说明滴定使用的KMnO4标准溶液体积偏小，导致计算时算出的Fe2+含量也偏小。