Question

2．α-鐵納米粉在現(xiàn)代電子工業(yè)上用途廣泛，用赤鐵礦石（含F(xiàn)e₂O₃、FeO，也含有Al₂O₃、MnO₂、CuO等）制備納米鐵顆粒的實驗流程如下：

已知：部分陽離子以氫氧化物形式完全沉淀時溶液的pH：

沉淀物	Al（OH）3	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Cu（OH）2
pH	5.2	3.2	9.7	6.7

（1）步驟②濾液b中含有的金屬陽離子是Cu²⁺、Al³⁺，步驟④中碾碎的目的是增大接觸面積，提高原料的轉(zhuǎn)化率和反應速率．
（2）將第①步過濾所得的MnO₂與KClO₃、KOH溶液共熱，可得到K₂MnO₄和KCl，此反應的化學方程式是3MnO₂+6KOH+KClO₃=3K₂MnO₄+KCl+3H₂O．
（3）步驟③灼燒所需的儀器有酒精燈、三腳架、泥三角、坩堝、坩堝鉗．
（4）“納米鐵”在空氣中受撞擊時會燃燒，其反應與鐵在純氧中燃燒相同，寫出該反應的化學方程式3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;撞擊\;}}{\;}$Fe₃O₄．

Answer 1

分析 Fe₂O₃、FeO、Al₂O₃、CuO與硫酸反應，a中金屬陽離子為Cu²⁺、Al³⁺、Fe²⁺、Fe³⁺，加雙氧水將Fe²⁺氧化為Fe³⁺．根據(jù)陽離子沉淀時pH數(shù)據(jù)，可知控制pH=4時，鐵離子已全部變成Fe（OH）₃沉淀，濾液b中主要為Cu²⁺、Al³⁺，氫氧化鐵洗滌干燥灼燒得到氧化鐵，碾碎用氫氣還原得到金屬鐵粉，利用電弧加熱使金屬熔融蒸發(fā)成蒸汽，使大量顆粒狀煙灰塵與周圍不反應的氣體原子激烈碰撞進行充分的能量交換和電荷交換生成α-Fe，
（1）步驟②濾液中含有的金屬陽離子是Cu²⁺、Al³⁺； 步驟④中碾碎的目的是增大接觸面積，提高原料的轉(zhuǎn)化率和反應速率；
（2）MnO₂與KClO₃、KOH溶液共熱，MnO₂做還原劑，生成K₂MnO₄，KClO₃做氧化劑生成KCl；
（3）灼燒固體需酒精燈、三腳架、泥三角、坩堝、坩堝鉗；
（4）“納米鐵”在空氣中受撞擊時會燃燒，其反應與鐵在純氧中燃燒相同，說明是生成了四氧化三鐵．

解答 解：（1）步驟②濾液中含有的金屬陽離子是Cu²⁺、Al³⁺； 步驟④中碾碎的目的是增大接觸面積，提高原料的轉(zhuǎn)化率和反應速率，
故答案為：Cu²⁺、Al³⁺； 增大接觸面積，提高原料的轉(zhuǎn)化率和反應速率；
（2）將第①步過濾所得的MnO₂與KClO₃、KOH溶液共熱，可得到K₂MnO₄，MnO₂做還原劑，生成K₂MnO₄，KClO₃做氧化劑生成KCl，此反應的化學方程式是：
3MnO₂+6KOH+KClO₃=3 K₂MnO₄+KCl+3H₂O，
故答案為：3MnO₂+6KOH+KClO₃=3 K₂MnO₄+KCl+3H₂O；
（3）步驟③灼燒固體所需的儀器有酒精燈、三腳架、泥三角、坩堝、坩堝鉗，
故答案為：坩堝、坩堝鉗；
（4）“納米鐵”在空氣中受撞擊時會燃燒，其反應與鐵在純氧中燃燒相同，說明是生成了四氧化三鐵，反應的化學方程式為：3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;撞擊\;}}{\;}$Fe₃O₄，
故答案為：3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;撞擊\;}}{\;}$Fe₃O₄．

點評 本題考查了物質(zhì)分離、物質(zhì)制備、實驗基本操作、物質(zhì)性質(zhì)的理解應用等知識點，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等