Question

16．利用廢鐵屑（含少量鐵銹--Fe₂O₃）制備納米Fe₃O₄的流程如圖1：

用如圖2裝置制備溶液A，其實驗步驟為：
Ⅰ．打開k₁，關(guān)閉k₂，并打開k₃，緩慢滴加鹽酸；
Ⅱ．當…時，關(guān)閉k₃，對裝置E進行讀數(shù)操作；
Ⅲ．關(guān)閉k₁，打開k₂、k₃，使C容器中的溶液完全進入燒杯；
Ⅳ．往燒杯中加入適量試劑X，得到溶液A．
請回答：
（1）盛放鹽酸的儀器名稱為分液漏斗．
（2）要粗略測定廢鐵屑中鐵的質(zhì)量分數(shù)，可通過裝置E測出C容器中生成氣體的體積．
①下列相關(guān)敘述正確的是c（填選項字母）
a．用CCl₄代替E中的水，測得氣體的體積更準確
b．量氣管壓入水準管的水過多而溢出，會導致測定失敗
c．必須待裝置恢復到室溫且量氣管與水準管兩端液面相平才可進行讀數(shù)
②操作Ⅱ中“…”的內(nèi)容是容器C中固體完全消失或容器C中不產(chǎn)生氣泡．
（3）制備溶液A，試劑X可以選擇abd（填選項字母）．
a．H₂O₂           b．Cl₂         c．SO₂            d．HNO₃
（4）寫出由溶液A制備納米Fe₃O₄的離子方程式Fe²⁺+2Fe³⁺+8OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂O，制備過程中須持續(xù)通入N₂，原因是在 N₂氣流下，防止Fe²⁺被氧化．
（5）Fe₃O₄的純度通�？捎玫饬糠�測定：稱取m g Fe₃O₄樣品，溶于稀鹽酸，配制成100mL溶液；取出10.00mL，加入稍過量的KI溶液，充分反應(yīng)后，滴入幾滴淀粉溶液，并用c mol•L^-1 Na₂S₂O₃溶液滴定，消耗V mL（已知：I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-）．
①滴定終點的現(xiàn)象是溶液藍色褪去，且半分鐘不變色．
②樣品中Fe₃O₄的質(zhì)量分數(shù)$\frac{116cV}{m}$%．

Answer 1

分析 鐵屑用稀鹽酸溶解得到氯化亞鐵溶液，調(diào)節(jié)溶液pH并加熱試劑X，將部分氧化為Fe²⁺氧化成Fe³⁺，可以是過氧化氫或氯水等，再加入NaOH溶液，加熱得到納米Fe₃O₄．
（1）盛放鹽酸的儀器為分液漏斗；
（2）①a．氫氣不溶于水、四氯化碳，但CCl₄易揮發(fā)；
b．量氣管壓與水準管液面等高，即可測定氫氣體積；
c．讀數(shù)是保證裝置內(nèi)壓強與外界大氣壓相等，氣體受熱溫度體積會增大，冷卻后體積會減��；
②操作Ⅱ是測量生成氫氣體積，需要裝置C中Fe完全反應(yīng)；
（3）制備溶液A，試劑X是將部分氧化為Fe²⁺氧化成Fe³⁺，需要選擇具有強氧化性的物質(zhì)；
（4）Fe²⁺、Fe³⁺在堿性、加熱條件下反應(yīng)得到Fe₃O₄，還有水生成；制備中防止亞鐵離子被氧氣氧化；
（5）①鐵離子將碘離子氧化為碘單質(zhì)，加入淀粉溶液呈藍色，滴定終點時藍色褪去；
②根據(jù)關(guān)系式：Fe₃O₄～2Fe³⁺～I₂～2S₂O₃^2-計算．

解答 解：鐵屑用稀鹽酸溶解得到氯化亞鐵溶液，調(diào)節(jié)溶液pH并加熱試劑X，將部分氧化為Fe²⁺氧化成Fe³⁺，可以是過氧化氫或氯水等，再加入NaOH溶液，加熱得到納米Fe₃O₄．
（1）盛放鹽酸的儀器為分液漏斗，
故答案為：分液漏斗；
（2）①a．氫氣不溶于水、四氯化碳，不影響沉淀氫氣體積，且CCl₄易揮發(fā)，污染空氣，故a錯誤；
b．量氣管壓入水準管的水過多而溢出，但量氣管壓與水準管液面等高，即可測定氫氣體積，不會導致實驗失敗，故b錯誤；
c．讀數(shù)是保證裝置內(nèi)壓強與外界大氣壓相等，氣體受熱溫度體積會增大，冷卻后體積會減小，應(yīng)恢復室溫，故c正確，
故選：c；
②操作Ⅱ是測量生成氫氣體積，需要裝置C中Fe完全反應(yīng)，容器C中固體完全消失或容器C中不產(chǎn)生氣泡，說明反應(yīng)完全，
故答案為：容器C中固體完全消失或容器C中不產(chǎn)生氣泡；
（3）制備溶液A，試劑X是將部分氧化為Fe²⁺氧化成Fe³⁺，需要選擇具有強氧化性的物質(zhì)，可以是氯水、過氧化氫或硝酸，鐵離子可以氧化二氧化硫，
故選：abd；
（4）Fe²⁺、Fe³⁺在堿性、加熱條件下反應(yīng)得到Fe₃O₄，還有水生成，反應(yīng)離子方程式為：Fe²⁺+2Fe³⁺+8OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂O，在 N₂氣流下，防止Fe²⁺被氧化
故答案為：Fe²⁺+2Fe³⁺+8OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂O；在 N₂氣流下，防止Fe²⁺被氧化；
（5）①鐵離子將碘離子氧化為碘單質(zhì)，加入淀粉溶液呈藍色，用Na₂S₂O₃溶液滴定滴定碘單質(zhì)，滴定終點的現(xiàn)象是：溶液藍色褪去，且半分鐘不變色，
故答案為：溶液藍色褪去，且半分鐘不變色；
②設(shè)樣品中Fe₃O₄的質(zhì)量分數(shù)為a，則：
Fe₃O₄～2Fe³⁺～I₂～2S₂O₃^2-
232g              2mol
ma g            V×10^-3L×c mol/L×$\frac{100mL}{10mL}$
所以232g：ma g=2mol：V×10^-3L×c mol/L×$\frac{100mL}{10mL}$
解得a=$\frac{116cV}{m}$%
故答案為：$\frac{116cV}{m}$%．

點評 本題考查物質(zhì)制備實驗與定量測定實驗，關(guān)鍵是對原理的理解，掌握氣體體積測量方法與滴定中關(guān)系式計算，熟練掌握元素化合物性質(zhì)，題目培養(yǎng)了學生分析能力、知識遷移運用能力．