Question

納米級α-Fe粉末具有超強的特性技術指標，是高密度磁記錄介質、高效催化劑和微波吸收劑的理想原料。實驗采用氣相還原劑法制α-Fe納米粉末。原料是高純度?N₂(99.99%)、高純度H₂(99.99%)、高純度FeCl₂·nH₂O(99.8%)。反應前先將粉料放入管狀反應器內進行脫水，真空干燥，然后高溫蒸發，同時通入載氣將原料送至高溫反應區。在反應區中，原料氣、還原氣及保護氣一并混合，α-Fe粒子瞬間成核。成核后的粒子由真空泵迅速抽出，隨載氣到達粒子收集器，從而得到均勻、高純、球狀、單相的α-Fe納米粒子。試回答下列問題：

(1)試寫出上述主要的反應化學方程式。

(2)若反應物不進行脫水干燥，則生成的鐵會發生哪些反應？(用化學方程式表示)

(3)若反應是在沒有還原性保護氣的空氣中進行的，+2價的鐵能否存在？將發生怎樣的反應？

Answer 1

解析:這是一道以高科技新材料——納米材料為背景，考查鐵及其化合物性質的理解應用，以及閱讀審題獲取解題信息的能力。解題的關鍵是推測FeCl₂·nH₂O在真空高溫蒸發后的產物為氧化亞鐵。通入氫氣將氧化亞鐵還原得到鐵(在本題給定的反應條件下，生成納米級α-Fe)。

答案:(1)FeCl₂+2H₂O====Fe(OH)₂+2HCl

Fe(OH)₂FeO+H₂O

FeO+H₂Fe+H₂O

(2)3Fe+4H₂O(g) Fe₃O₄+4H₂

(3)不能  4Fe(OH)₂+O₂+2H₂O====4Fe(OH)₃  2Fe(OH)₃Fe₂O₃+3H₂O