Question

四氧化三铁是一种常用的磁性材料，纯净的四氧化三铁用来作录音磁带和电讯器材的原材料．如淀法生产Fe₃O₄工艺流程示意图：

已知：①工业绿矾中的杂质不溶于水，不参与反应；②Fe（OH）₂+2Fe（OH）₃═Fe₃O₄+4H₂O．
请回答下列问题：
（1）铁的常见氧化物中可用作颜料的化学式是

 

．
（2）加水溶解过程中，实验室通常使用的玻璃仪器有

 

．操作A的名称是

 

，与加水溶解的过程中用到不同的玻璃仪器是

 

．
（3）在工艺流程中，通入适量空气氧化时的化学方程式为

 

．
（4）由溶液B获得该副产品要经历以下步骤，请排出正确的操作顺序是

 

（填字母编号），得到副产品的化学式为

 

．
a．过滤　　b．加热浓缩　c．结晶　　d．冷却   e．洗涤
（5）25℃时，0.01mol/L FeCl₃溶液中加NaOH溶液有红褐色沉淀产生，当pH=6时c（Fe³⁺）=

 

﹛Ksp〔Fe（OH）₃〕=3.8×10^-38﹜
（6）Fe₃O₄与稀硝酸恰好完全反应时，氧化剂与还原剂的物质的量之比为

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题

分析：工业绿矾中的杂质不溶于水，不参与反应，加水溶解过滤得到滤液A，加入适量NaOH反应生成沉淀氢氧化亚铁，通入适量空气氧化氢氧化亚铁为氢氧化铁，过滤得到沉淀B为Fe（OH）₃，通过系列操作C发生反应：Fe（OH）₂+2Fe（OH）₃═Fe₃O₄+4H₂O，得到四氧化三铁，溶液B通过系列操作B蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤的副产品硫酸钠晶体；
（1）做颜料的铁的氧化物为铁红氧化铁；
（2）溶解固体物质在烧杯中溶解用玻璃棒加快溶解，操作A依据流程分析可知为固体和液体分离，过滤和溶解的不同是过滤用到漏斗；
（3）流程分析可知氢氧化亚铁被空气中的氧气氧化生成氢氧化铁；
（4）依据溶液中得到晶体的方法分析步骤和过程，结合流程转换副产品应为硫酸钠晶体；
（5）依据Ksp计算铁离子浓度；
（6）Fe₃O₄与稀硝酸恰好完全反应的化学方程式定量关系分析计算；

解答： 解：工业绿矾中的杂质不溶于水，不参与反应，加水溶解过滤得到滤液A，加入适量NaOH反应生成沉淀氢氧化亚铁，通入适量空气氧化氢氧化亚铁为氢氧化铁，过滤得到沉淀B为Fe（OH）₃，通过系列操作C发生反应：Fe（OH）₂+2Fe（OH）₃═Fe₃O₄+4H₂O，得到四氧化三铁，溶液B通过系列操作B蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤的副产品硫酸钠晶体；
（1）做颜料的铁的氧化物为铁红，属于红色的氧化铁，可用作颜料的化学式是：Fe₂O₃；
故答案为：Fe₂O₃；
（2）溶解固体物质在烧杯中溶解用玻璃棒加快溶解，加水溶解过程中，实验室通常使用的玻璃仪器有烧杯和玻璃棒；操作A依据流程分析可知为固体和液体分离，过滤和溶解的不同是过滤用到漏斗；
故答案为：烧杯和玻璃棒，过滤，漏斗；
（3）流程分析可知氢氧化亚铁被空气中的氧气氧化生成氢氧化铁，4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃；
故答案为：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃；
（4）依据溶液中得到晶体的方法分析步骤和过程为蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤得到晶体，选择正确的操作顺序是：b d c a e；结合流程转换副产品应为硫酸钠晶体；
故答案为：b d c a e，Na₂SO₄?10H₂O；
（5）依据Ksp计算铁离子浓度，当pH=6时，c（OH^-）=10^-8mol/L，Ksp〔Fe（OH）₃〕=c（Fe³⁺）c³（OH^-）=3.8×10^-38，c（Fe³⁺）=

3.8×10-38

(10-8)3

=3.8×10^-14mol/L；
故答案为：3.8×10^-14mol/L；
（6）Fe₃O₄与稀硝酸恰好完全反应的化学方程式定量关系分析计算，依据氧化还原反应电子守恒配平书写：3Fe₃O₄+28HNO₃=9Fe（NO₃）₃+NO+14H₂O，四氧化三铁FeO?Fe₂O₃，所以氧化剂与还原剂的物质的量之比为1：3；
故答案为：1：3；

点评：本题考查了物质分离提纯方法，主要是流程分析判断，物质性质的理解应用，沉淀平衡常数的计算分析，氧化还原反应电子守恒，掌握基础是关键，题目难度中等．