Question

【題目】以FeSO4·7H2O為原料制備鐵紅（Fe2O3）的一種方法如下：

已知“沉淀”時的主要反應(yīng)為：

（1）FeO（OH）中鐵元素的化合價為_______。FeO（OH）可表示為mFe2O3·nFe（OH）3， =_____________。

（2）“沉淀”時需控制溶液的pH與反應(yīng)的溫度。

①“沉淀”時調(diào)節(jié)溶液的初始pH約為4，過程中應(yīng)始終保持溶液的pH為3.0~4.5，需不斷加入物質(zhì)Z調(diào)節(jié)溶液的pH，Z應(yīng)具備的性質(zhì)有__________（填字母）。

A 能與酸反應(yīng)

B 能與堿反應(yīng)

C 不與FeO（OH）反應(yīng)

②“沉淀”時反應(yīng)溫度不宜過高，其原因是_______。

（3）“過濾”后需對固體進行洗滌與干燥。洗滌時被除去的沾于固體表面的陰離子為__________（填離子符號）。

（4）“煅燒”時反應(yīng)的化學(xué)方程式為________。

（5）如圖為其他條件相同時不同煅燒溫度對產(chǎn)品中Fe2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響。煅燒溫度較低時，產(chǎn)品中Fe2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，其原因是___________。當(dāng)煅燒溫度達800℃時，繼續(xù)升高溫度，產(chǎn)品中Fe2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低，且鐵元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)升高，所得產(chǎn)品發(fā)黑，其可能原因是_______。

（6）用該方法制備Fe2O3，計算理論上13.9 t FeSO4·7H2O（相對分子質(zhì)量為278）可制得Fe2O3的質(zhì)量（寫出計算過程）。_________。

Answer 1

【答案】+3 1 AC 溫度過高會導(dǎo)致過氧化氫揮發(fā)，不利于反應(yīng)的進行 SO42- 2FeO（OH） Fe2O3+ H2O 低溫條件下FeO（OH）不易分解 生成了四氧化三鐵或氧化亞鐵 4t

【解析】

（1）化合物中元素的化合價代數(shù)和為零，設(shè)FeO（OH）中鐵元素的化合價為x，則x+(+1)+（-2）×2=0，x=+3，FeO（OH）可表示為mFe2O3·nFe（OH）3，FeO（OH）和mFe2O3·nFe（OH）3中原子個數(shù)比相同，則 ，得 =1；

（2）已知“沉淀”時的主要反應(yīng)為：，①“沉淀”時調(diào)節(jié)溶液的初始pH約為4，過程中應(yīng)始終保持溶液的pH為3.0~4.5，需不斷加入物質(zhì)Z調(diào)節(jié)溶液的pH，Z應(yīng)具備的性質(zhì)有：A、 能與酸反應(yīng)，將生成的硫酸部分反應(yīng)掉，使溶液的酸性不能太強，選項正確；

B、不能與堿反應(yīng)，選項錯誤；

C、不與FeO（OH）反應(yīng)，否則會導(dǎo)致產(chǎn)率偏小，甚至得不到產(chǎn)品，選項正確；故選AC；

②“沉淀”時反應(yīng)溫度不宜過高，其原因是溫度過高會導(dǎo)致反應(yīng)物過氧化氫揮發(fā)，不利于反應(yīng)的進行；

（3）“過濾”后需對固體進行洗滌與干燥。洗滌時被除去的沾于固體表面的溶質(zhì)是硫酸及調(diào)節(jié)酸堿性時可能產(chǎn)生的可溶性硫酸鹽，陰離子為SO42-；

（4）根據(jù)質(zhì)量守恒定律可推知，“煅燒”時反應(yīng)是FeO（OH）在高溫條件下分解生成氧化鐵和水，化學(xué)方程式為2FeO（OH） Fe2O3+ H2O；

（5）如圖為其他條件相同時不同煅燒溫度對產(chǎn)品中Fe2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響。煅燒溫度較低時，產(chǎn)品中Fe2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，其原因是低溫條件下FeO（OH）不易分解。當(dāng)煅燒溫度達800℃時，繼續(xù)升高溫度，產(chǎn)品中Fe2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低，且鐵元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)升高，所得產(chǎn)品發(fā)黑，其可能原因是生成了四氧化三鐵或氧化亞鐵，因鐵的氧化物有氧化亞鐵，四氧化三鐵，氧化鐵三種，其中氧化亞鐵，四氧化三鐵都是黑色固體，且鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比氧化鐵中高；

（6）用該方法制備Fe2O3，設(shè)13.9 t FeSO4·7H2O（相對分子質(zhì)量為278）理論上可制得Fe2O3的質(zhì)量為x，據(jù)反應(yīng)前后元素的種類、質(zhì)量不變，則：13.9 t× =x， x=4t。