Question

5．利用废旧镀锌铁皮可制备磁性Fe₃O₄胶体粒子及副产物ZnO．制备流程图如下：

已知：Zn及其化合物的性质与Al及其化合物的性质相似，请回答下列问题：
（1）用NaOH溶液处理废旧镀锌铁皮的作用有AB．
A．去除油污  B．溶解镀锌层C．去除铁锈  D．钝化
（2）由溶液B制取Fe₃O₄胶体粒子的过程中，须持续通入N₂，其原因是在N₂气氛下，防止Fe²⁺被氧化．
（3）用重铬酸钾法（一种氧化还原滴定法）可测定产物Fe₃O₄中的二价铁含量，发生的离子反应是：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O．现取3.50g产物Fe₃O₄进行测定，滴定终点时，耗浓度为0.0100mol•L^-1的K₂Cr₂O₇标准溶液250mL，则产物Fe₃O₄中二价铁的质量百分含量为24.0%．（计算结果保留3位有效数字）．
（4）配制标准溶液时，下列仪器中不必要用到的有③④（用编号表示）．
①电子天平　②烧杯　③量筒　④锥形瓶　⑤容量瓶   ⑥胶头滴管
（5）滴定操作中，如果滴定前装有K₂Cr₂O₇标准溶液的滴定管尖嘴部分有气泡，而滴定结束后气泡消失，则测定结果将偏大（填“偏大”、“偏小”或“不变”）．

Answer 1

分析 废旧镀锌铁皮加入氢氧化钠溶液中反应，锌溶解生成偏锌酸钠和氢气，铁不溶解，过滤得到滤液A为Na₂ZnO₂，调节溶液PH生成氢氧化锌沉淀，过滤、洗涤、灼烧得到氧化锌，不溶物为铁，溶于稀硫酸加入适量过氧化氢，调节溶液PH=1～2，部分氧化亚铁离子为铁离子，得到含Fe²⁺、Fe³⁺的B溶液，加热促进水解生成四氧化三铁胶体粒子；
（1）根据Zn及化合物的性质与Al及化合物的性质相似，Zn也能和氢氧化钠溶液反应，氢氧化钠溶液起到溶解镀锌层和去除油污作用；
（2）持续通入N₂，防止Fe²⁺被氧化；
（3）根据离子方程式定量关系计算得到亚铁离子的物质的量，计算得到亚铁离子的质量分数；
（4）根据溶液浓度的精度，应选择电子天平用于称量固体质量，烧杯用于溶解固体，玻璃棒用于搅拌和引流操作，容量瓶用于配置溶液，胶头滴管用于加水定容；
（5）根据对K₂Cr₂O₇标准溶液体积的影响分析，滴定前装有K₂Cr₂O₇标准溶液的滴定管尖嘴部分有气泡，而滴定结束后气泡消失，读取标准溶液体积会偏大，c（待测）=$\frac{c（标准）V（标准）}{V（待测）}$．

解答 解：废旧镀锌铁皮加入氢氧化钠溶液中反应，锌溶解生成偏锌酸钠和氢气，铁不溶解，过滤得到滤液A为Na₂ZnO₂，调节溶液PH生成氢氧化锌沉淀，过滤、洗涤、灼烧得到氧化锌，不溶物为铁，溶于稀硫酸加入适量过氧化氢，调节溶液PH=1～2，部分氧化亚铁离子为铁离子，得到含Fe²⁺、Fe³⁺的B溶液，加热促进水解生成四氧化三铁胶体粒子；
（1）根据Zn及化合物的性质与Al及化合物的性质相似，Zn也能和氢氧化钠溶液反应，氢氧化钠溶液起到溶解镀锌层和去除油污作用，
故答案为：AB；
（2）持续通入N₂，防止Fe²⁺被氧化；
故答案为：在N₂气氛下，防止Fe²⁺被氧化；
（3）现取3.50g产物Fe₃O₄进行测定，滴定终点时，耗浓度为0.0100mol•L^-1的K₂Cr₂O₇标准溶液250mL，
              Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O
               1       6
0.0100mol•L^-1×0.25L   n（Fe²⁺）
 n（Fe²⁺）=0.015mol
则产物Fe₃O₄中二价铁的质量百分含量为$\frac{0.015×56}{3.5}$×100%=24.0%，
故答案为：24.0%；
（4）根据溶液浓度的精度，应选择电子天平用于称量固体质量，烧杯用于溶解固体，玻璃棒用于搅拌和引流操作，容量瓶用于配置溶液，胶头滴管用于加水定容，不必要用到的有③量筒　④锥形瓶，
故答案为：③④；
（5）如果滴定前装有K₂Cr₂O₇标准溶液的滴定管尖嘴部分有气泡，这样就造成读数偏小；滴定结束后气泡消失，这样读数就正常，所以读出来的K₂Cr₂O₇标准溶液体积偏大，c（待测）=$\frac{c（标准）V（标准）}{V（待测）}$，测定结果将偏大，
故答案为：偏大．

点评 本题以“废旧镀锌铁皮可制备磁性Fe₃O₄胶体粒子及副产物ZnO”为载体，考查实验基本操作和技能，涉及标准溶液的配制及滴定的误差分析、对信息的利用、实验条件的控制等，试题难度中等，是对学生综合能力的考查，需要学生基本知识的基础与分析问题、解决问题的能力．