Question

Fe₃O₄用途广泛，是打印机、复印机墨粉的主要成分．
（1）配平下列反应的化学方程式：

 

FeSO₄+

 

NaOH+

 

O₂→

 

Fe₃O₄+

 

Na₂SO₄+

 

H₂O
（2）以上反应中氧化剂是

 

，被氧化元素是

 

；若用NaClO代替O₂，每生成1mol Fe₃O₄，参加反应的NaClO为

 

mol．
（3）工业绿矾中FeSO₄的质量分数为52.5%，在生产Fe₃O₄的过程中，若工业绿矾的投料速率是12.16kg/h，为使产品较纯，鼓入空气的速率应为

 

 m³/h（设反应在标准状态下进行，空气中O₂体积分数为20%；保留2位小数）．

Answer 1

分析：（1）根据根据氧化还原反应中化合价升降相等配平该氧化还原反应；
（2）根据化合价变化分析：氧化剂在反应中得到电子，化合价降低被还原；根据电子守恒计算出每生成1mol Fe₃O₄，参加反应的NaClO；
（3）先计算出绿矾的物质的量，然后根据反应的关系式计算出鼓入空气的速率．

解答：解：（1）先将Fe₃O₄看做整体，3个铁原子化合价变化为：3×

8

3

-3×2=2价；1分子氧气化合价变化为：2×2=2，化合价变化的最小公倍数的4，所以四氧化三铁的计量数为2，氧气的计量数为1，再根据观察法配平，配平后的反应方程式为：6FeSO₄+12NaOH+O₂=2Fe₃O₄+6Na₂SO₄+6H₂O，
故答案为：6；12；1；2；6；6；
（2）反应6FeSO₄+12NaOH+O₂=2Fe₃O₄+6Na₂SO₄+6H₂O中，氧气化合价降低被还原，氧气为氧化剂；硫酸亚铁中亚铁离子被氧化；NaClO代替O₂，次氯酸中氯元素化合价由+1变成-1价，化合价变化为2，1molFe₃O₄的化合价变化为2mol，所以需要次氯酸钠的物质的量为1mol，
故答案为：O₂；+2价Fe；1；
（3）鼓入的空气应恰好与FeSO₄完全反应，12.16 kg工业绿矾中含FeSO₄的物质的量：

12160g×52.5%

152g/mol

=42mol，
设鼓入空气的速率应为Vm³/h，
根据：6FeSO₄～O₂～2 Fe₃O₄
　    6mol       22.4L
     42mol    Vm³×10³L/m³×1/5
解得：V=0.78，
故答案为：0.78．

点评：本题考查了氧化还原反应的配平、氧化剂和还原剂的判断、氧化还原反应的简单计算，题目难度中等，注意明确氧化还原反应的实质及配平方法，能够根据电子式完成简单的化学计算．