鐵黑(Fe3O4)是常見(jiàn)的鐵系顏料。工業(yè)上可以利用鈦白工業(yè)的副產(chǎn)品硫酸亞鐵,以及氨水、空氣等,經(jīng)過(guò)如圖所示的一系列生產(chǎn)步驟來(lái)制取鐵黑。
從合成到干燥階段發(fā)生反應(yīng)的原理如下:
4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3
Fe(OH)2+2Fe(OH)3△Fe(OH)2?2Fe(OH)3△ Fe3O4
(1)加入氨水調(diào)pH至7~9時(shí),發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為 Fe2++2NH3?H2O=Fe(OH)2↓+2NH4+Fe2++2NH3?H2O=Fe(OH)2↓+2NH4+。
(2)“控制反應(yīng)條件”是物質(zhì)制備流程中的重要環(huán)節(jié),為了保證鐵黑樣品的質(zhì)量,“合成”過(guò)程中需要控制的因素有 通入空氣的量、空氣的通入速率或氨水的濃度及反應(yīng)溫度通入空氣的量、空氣的通入速率或氨水的濃度及反應(yīng)溫度(填兩個(gè))。
(3)操作①的名稱(chēng)為 過(guò)濾過(guò)濾。溶液A經(jīng) 蒸發(fā)結(jié)晶蒸發(fā)結(jié)晶后洗滌可得到副產(chǎn)品硫酸銨,該物質(zhì)可用作化肥。
(4)鐵黑產(chǎn)品中Fe3O4的含量是判斷產(chǎn)品等級(jí)的依據(jù)之一。某鐵黑樣品中混有的雜質(zhì)為FeO、Fe2O3中的一種。根據(jù)國(guó)標(biāo)方法,進(jìn)行的測(cè)定實(shí)驗(yàn)如下:
①步驟1:稱(chēng)取1.908g樣品置于錐形瓶中,加入足量鹽酸,加熱使之完全溶解。
四氧化三鐵可看成是由FeO和Fe2O組成的化合物,依據(jù)物質(zhì)類(lèi)別的知識(shí),你能寫(xiě)出Fe3O4與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式嗎?Fe3O4+8HCl=FeCl2+2FeCl3+4H2OFe3O4+8HCl=FeCl2+2FeCl3+4H2O。
②步驟2:向錐形瓶中先加入足量的SnCl2溶液,將Fe3+全部轉(zhuǎn)化為Fe2+,除去過(guò)量的Sn2+,再加入一定量的硫酸和磷酸,并滴加指示劑。在此步驟中,SnSn元素被氧化,Fe3+Fe3+作氧化劑。
③步驟3:再向錐形瓶中滴加 0.08200mol?L-1K2Cr2O7溶液,發(fā)生反應(yīng):Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O。恰好完全反應(yīng)時(shí),共消耗50.00mLK2Cr2O7溶液。在方程式中標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目 。依據(jù)題目數(shù)據(jù)計(jì)算樣品中Fe元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù) n(Fe2+)=6n(Cr2O72-)=6×0.08200mol?L-1×50.00×10-3L=0.0246mol,1.908g樣品中鐵元素總質(zhì)量為:m(Fe)=0.0246mol×56g?mol-1=1.3776g,樣品中Fe的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=1.3776g1.908g×100%≈72.2%n(Fe2+)=6n(Cr2O72-)=6×0.08200mol?L-1×50.00×10-3L=0.0246mol,1.908g樣品中鐵元素總質(zhì)量為:m(Fe)=0.0246mol×56g?mol-1=1.3776g,樣品中Fe的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=1.3776g1.908g×100%≈72.2%(寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程)。
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【答案】Fe2++2NH3?H2O=Fe(OH)2↓+2NH4+;通入空氣的量、空氣的通入速率或氨水的濃度及反應(yīng)溫度;過(guò)濾;蒸發(fā)結(jié)晶;Fe3O4+8HCl=FeCl2+2FeCl3+4H2O;Sn;Fe3+;;n(Fe2+)=6n(Cr2O72-)=6×0.08200mol?L-1×50.00×10-3L=0.0246mol,1.908g樣品中鐵元素總質(zhì)量為:m(Fe)=0.0246mol×56g?mol-1=1.3776g,樣品中Fe的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=×100%≈72.2%
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【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:42引用:1難度:0.6
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1.鐵的氧化物有很多,在中學(xué)化學(xué)中經(jīng)常提到的有FeO、Fe2O3和Fe3O4,而且在一定條件下它們之間是可以相互轉(zhuǎn)化的,例如:在1400℃以上的溫度下加熱Fe2O3時(shí),F(xiàn)e2O3會(huì)部分失去氧,生成Fe3O4.下列有關(guān)說(shuō)法正確的是( ?。?/h2>
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