Question

（2011?廈門一模）利用染化廠的廢料鐵泥（主要成分是Fe₂O₂、FeO和鐵）制備可用于隱形飛機涂層的納米四氧化三鐵的生產流程為：
請回答：

（1）在物質分類中，納米四氧化三鐵的主要成分屬于

氧化物

；
（2）過程①主要反應的離子方程式為

2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺

；
（3）已知氫氧化亞鐵的K_sp=1×10^-13，氫氧化鐵的K_sp=1×10^-26，通過計算所得數據說明過程②調節pH=9的原因是

當pH=9時，Fe²⁺的濃度為5×10^-5mol?L^-1，已完全沉淀

；
（4）物質D的主要產物中鐵、氫、氧三種元素的質量比為56：1：32，則過程③主要反應的化學方程式為

2Fe（OH）₂+H₂O₂=2FeO（OH）+2H₂O

；
（5）已知Fe³⁺在弱堿性溶液中還原性較強，圖是研究過程④的實驗所得，該實驗的結論是

隨著反應時間的增加，溶液的PH下降，可確定該反應的最佳時間是0.16h

；
（6）為研究本流程中雙氧水的用量，調節的pH、反應時間三個關鍵生產條件，需要進行七組實驗．
①每組實驗需要測定并計算得出的數據是

納米四氧化三鐵的產率

；
②若實驗序號1是該流程的理論最佳生產條件，請在表中填入實驗序號為5、6、7的三組實驗條件．      

實驗序號	雙氧水（mL）	pH	反應時間
1	0.5	11	3
2	0.4	11	3
3	0.6	11	3
4	0.5	10	3
5
6
7

Answer 1

分析：（1）四氧化三鐵屬于氧化物；
（2）過程①為Fe³⁺與Fe反應；
（3）根據水的離子積為1×10^-14，當pH=9時，OH^-的濃度為1×10^-4mol?L^-1，根據氫氧化亞鐵的K_sp=1×10^-13，得Fe²⁺的濃度為5×10^-5mol?L^-1；
（4）根據鐵、氫、氧三種元素的質量比求D原子最簡個數比；
（5）已知Fe²⁺在弱堿性溶液中還原性較強，當時間超過0.16小時，Fe²⁺易氧化，所以最佳反應時間為0.16h；
（6）①本題要得到產品納米四氧化三鐵，且以數據說明；
②表格中雙氧水的濃度必須是0.5，pH=11，反應時間=3，依題意：本題是單一變量的對比試驗，而且雙氧水的濃度已試驗序號1，2，3研究了，因此現只研究PH和反應時間．

解答：解：（1）四氧化三鐵屬于氧化物；故答案為：氧化物；
（2）Fe³⁺與Fe反應生成Fe²⁺，反應的離子方程式為2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，故答案為：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺；
（3）根據水的離子積為1×10^-14，當pH=9時，OH^-的濃度為1×10^-4mol?L^-1，根據氫氧化亞鐵的K_sp=1×10^-13，得Fe²⁺的濃度為5×10^-5mol?L^-1，
故答案為：當pH=9時，Fe²⁺的濃度為5×10^-5mol?L^-1，已完全沉淀；
（4）根據物質D鐵、氫、氧三種元素的質量比為56：1：32，則它們的個數比為：1：1：2，故物質D為：FeO（OH），反應的化學方程式為2Fe（OH）₂+H₂O₂=2FeO（OH）+2H₂O，
故答案為：2Fe（OH）₂+H₂O₂=2FeO（OH）+2H₂O （物質D寫成Fe（OH）O或FeHO₂、FeO₂H均可以）；
（5）Fe²⁺在弱堿性溶液中還原性較強，因此我們PH值要在酸性或者強堿性，但Ⅰ．工業生產要考慮生產效率，時間越短要好．Ⅱ．堿性（PH＞9）太強使Fe²⁺沉淀，綜合考慮最佳反應時間為0.16h，故答案為：隨著反應時間的增加，溶液的PH下降，可確定該反應的最佳時間是0.16h
（6）①本題要得到產品納米四氧化三鐵，且以數據說明．故答案為：納米四氧化三鐵的產率；
②表格中雙氧水的濃度必須是0.5，pH=11，反應時間=3，依題意：本題是單一變量的對比試驗，而且雙氧水的濃度已試驗序號1，2，3研究了，因此現只研究PH和反應時間．表格中雙氧水的濃度必須是0.5，pH有兩個11，一個大于11即可，可以是12、13等．反應時間必須大于、等于、小于3各一個．
故答案為：

點評：本題考查鐵的氫氧化物和離子積常數的應用，掌握實驗方案的設計是解題的關鍵．