Question

(14分) 復(fù)印機(jī)使用的墨粉主要成分是Fe₃O₄，下圖是氧化沉淀法生產(chǎn)Fe₃O₄的工藝：

已知：①工業(yè)綠礬中FeSO₄的含量為52.5%，其中的雜質(zhì)不參與反應(yīng)；
②  Fe(OH)₂＋2Fe(OH)₃＝Fe₃O₄·4H₂O  
③  12.16﹡1000﹡52.5%=6384,6384／152=42請(qǐng)回答下列問題：
（1）鐵的常見氧化物有           ；
（2）Fe₃O₄與稀硝酸反應(yīng)的離子方程式是                           ，檢驗(yàn)反應(yīng)后的溶液中含F(xiàn)e³⁺的方法              ；
（3）在工藝流程中，通入適量空氣“氧化”時(shí)的化學(xué)方程式是：               ；
（4）生產(chǎn)中可獲得的副產(chǎn)品是          ，提取該副產(chǎn)品的操作順序是         （填寫序號(hào)）
a．過濾    b．加熱濃縮    c．冷卻    d．結(jié)晶    e．洗滌
（5）在生產(chǎn)過程中，若工業(yè)綠礬的投料速率是12.16 kg/h，為使產(chǎn)品較純，鼓入空氣的速率應(yīng)為             L/h（假設(shè)反應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下進(jìn)行，空氣中O₂占20%）。

Answer 1

（1）FeO、Fe₂O₃、Fe₃O₄ (3分)
（2）3Fe₃O₄ + 28H^＋＋NO₃^－＝9Fe^3＋＋NO↑＋14H₂O   (2分)    取待測(cè)液少許于試管中，加入適量的KSCN溶液，若溶液顯血紅色，則證明含F(xiàn)e³⁺ (2分)
（3）4Fe(OH)₂＋2H₂O＋O₂＝4Fe(OH)₃ (2分)
（4）Na₂SO₄·10H₂O（或芒硝，寫Na₂SO₄也可） (1分) bcdae  (2分)
（5）784 (2分)

（1）鐵的主要化合價(jià)是＋2價(jià)和＋3價(jià)，所以常見氧化物是FeO、Fe₂O₃、Fe₃O₄。
（2）硝酸具有強(qiáng)氧化性，F(xiàn)e₃O₄中含有亞鐵離子，所以二者發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成硝酸鐵和NO及水。檢驗(yàn)鐵離子一般用KSCN溶液，現(xiàn)象是溶液顯血紅色。
（3）氫氧化亞鐵具有還原性，極易被氧化生成氫氧化鐵。
（4）根據(jù)轉(zhuǎn)化示意圖和原子守恒可判斷，副產(chǎn)物是硫酸鈉。要使溶液中的硫酸鈉析出，需要加熱濃縮，然后利用溶解度隨溫度的變化通過冷卻結(jié)晶，即得到硫酸鈉晶體，過濾洗滌即可。
（5）要使產(chǎn)品較純，則氧氣和氫氧化亞鐵要恰好反應(yīng)。根據(jù)題意可知，每小時(shí)通過的硫酸亞鐵是42mol。根據(jù)Fe(OH)₂＋2Fe(OH)₃＝Fe₃O₄·4H₂O可知，氫氧化亞鐵和氫氧化鐵的物質(zhì)的量之比是1︰2的，所以需要氧化氫氧化亞鐵是28mol，則消耗氧氣是。所以通過的空氣是7mol×5×22.4L/mol＝784L。