Question

3．利用废旧镀锌铁皮制备磁性Fe₃O₄胶体粒子及副产物 ZnO，制备流程图如图：


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）镀锌铁皮的镀层破损后铁也不易生锈，原因是锌比铁活泼，镀层破损后，锌由于做原电池的负极，保护铁不被腐蚀．
（2）调节溶液A的pH可产生Zn（OH）₂沉淀，pH是否越大越好否（填“是”或“否”）．
（3）写出调节溶液pH=1-2并加入适量H₂O₂过程中发生反应的离子方程式2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O．
（4）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Fe₃O₄胶体能否用过滤法实现分散质和分散剂分离不能（填“能”或“不能”），理由是胶体粒子太小，抽滤时容易透过滤纸
（5）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． 若需配制浓度为 0.010 00mol•L^-1的 K₂Cr₂O₇标准溶液250mL，应准确称取0.7350 gK₂Cr₂O₇（保留4位有效数字，已知 K₂Cr₂O₇的摩尔质量为294.0g•mol^-1）．配制该标准溶液时，下列仪器中不必要用到的有③⑤（用编号表示）．
①电子天平 ②烧杯 ③试管 ④玻璃棒⑤漏斗⑥胶头滴管还需要的玻璃仪器有250mL容量瓶
（6）滴定操作中，如果滴定前先加入适量稀硫酸酸化，K₂Cr₂O₇将 Fe²⁺氧化为 Fe³⁺，还原产物为 Cr³⁺，写出该反应的离子方程式Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O．

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）根据原电池原理，镀锌铁皮的镀层破损后构成原电池，铁做正极，锌做负极，据此分析；
（2）Zn（OH）₂具有两性，能溶于强碱；
（3）酸性条件下H₂O₂能将亚铁离子氧化成铁离子，根据电荷守恒和元素守恒书写反应的离子方程式；
（4）持续通入N₂，防止Fe²⁺被氧化；Fe₃O₄胶体粒子能透过滤纸；
（5）根据m=cVM计算m（K₂Cr₂O₇）；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，250mL容量瓶用于配置溶液，胶头滴管用于加水定容；
（6）在酸性条件下K₂Cr₂O₇将 Fe²⁺氧化为 Fe³⁺，还原产物为 Cr³⁺，根据电荷守恒和元素守恒书写反应的离子方程式；

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）根据原电池原理，镀锌铁皮的镀层破损后构成原电池，锌比铁活泼，镀层破损后，锌由于做原电池的负极，保护铁不被腐蚀，
故答案为：锌比铁活泼，镀层破损后，锌由于做原电池的负极，保护铁不被腐蚀；
（2）Zn（OH）₂具有两性，能溶于强碱，调节溶液A的pH不能太大，可产生，pH太大Zn（OH）₂沉淀会溶解，
故答案为：否；
（3）酸性条件下H₂O₂能将亚铁离子氧化成铁离子，反应的离子方程式为2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案为：2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O；
（4）持续通入N₂，防止Fe²⁺被氧化；Fe₃O₄胶体粒子能透过滤纸，所以不能用过滤的方法实现固液分离，
故答案为：在N₂气氛下，防止Fe²⁺被氧化；不能；胶体粒子太小，抽滤时容易透过滤纸；
（5）m（K₂Cr₂O₇）=0.01000mol•L^-1×0.250 L×294.0 g•mol^-1=0.7350g；
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，250mL容量瓶用于配置溶液，胶头滴管用于加水定容，故用不到的仪器为试管和漏斗，故选③⑤，还需要的玻璃仪器有250mL容量瓶，
故答案为：0.7350；③⑤；250mL容量瓶；
（6）在酸性条件下K₂Cr₂O₇将 Fe²⁺氧化为 Fe³⁺，还原产物为 Cr³⁺，反应的离子方程式为Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，
故答案为：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O．

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．