鐵黑(Fe3O4)是常見的鐵系顏料。工業(yè)上可以利用鈦白工業(yè)的副產品硫酸亞鐵,以及氨水、空氣等,經過如圖所示的一系列生產步驟來制取鐵黑。
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從合成到干燥階段發(fā)生反應的原理如下:
4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3
Fe(OH)2+2Fe(OH)3△Fe(OH)2?2Fe(OH)3△ Fe3O4
(1)加入氨水調pH至7~9時,發(fā)生反應的離子方程式為 Fe2++2NH3?H2O=Fe(OH)2↓+2NH4+Fe2++2NH3?H2O=Fe(OH)2↓+2NH4+。
(2)“控制反應條件”是物質制備流程中的重要環(huán)節(jié),為了保證鐵黑樣品的質量,“合成”過程中需要控制的因素有 通入空氣的量、空氣的通入速率或氨水的濃度及反應溫度通入空氣的量、空氣的通入速率或氨水的濃度及反應溫度(填兩個)。
(3)操作①的名稱為 過濾過濾。溶液A經 蒸發(fā)結晶蒸發(fā)結晶后洗滌可得到副產品硫酸銨,該物質可用作化肥。
(4)鐵黑產品中Fe3O4的含量是判斷產品等級的依據之一。某鐵黑樣品中混有的雜質為FeO、Fe2O3中的一種。根據國標方法,進行的測定實驗如下:
①步驟1:稱取1.908g樣品置于錐形瓶中,加入足量鹽酸,加熱使之完全溶解。
四氧化三鐵可看成是由FeO和Fe2O組成的化合物,依據物質類別的知識,你能寫出Fe3O4與鹽酸反應的化學方程式嗎?Fe3O4+8HCl=FeCl2+2FeCl3+4H2OFe3O4+8HCl=FeCl2+2FeCl3+4H2O。
②步驟2:向錐形瓶中先加入足量的SnCl2溶液,將Fe3+全部轉化為Fe2+,除去過量的Sn2+,再加入一定量的硫酸和磷酸,并滴加指示劑。在此步驟中,SnSn元素被氧化,Fe3+Fe3+作氧化劑。
③步驟3:再向錐形瓶中滴加 0.08200mol?L-1K2Cr2O7溶液,發(fā)生反應:Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O。恰好完全反應時,共消耗50.00mLK2Cr2O7溶液。在方程式中標出電子轉移的方向和數目 
。依據題目數據計算樣品中Fe元素的質量分數 n(Fe2+)=6n(Cr2O72-)=6×0.08200mol?L-1×50.00×10-3L=0.0246mol,1.908g樣品中鐵元素總質量為:m(Fe)=0.0246mol×56g?mol-1=1.3776g,樣品中Fe的質量分數=1.3776g1.908g×100%≈72.2%n(Fe2+)=6n(Cr2O72-)=6×0.08200mol?L-1×50.00×10-3L=0.0246mol,1.908g樣品中鐵元素總質量為:m(Fe)=0.0246mol×56g?mol-1=1.3776g,樣品中Fe的質量分數=1.3776g1.908g×100%≈72.2%(寫出計算過程)。
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【答案】Fe2++2NH3?H2O=Fe(OH)2↓+2NH4+;通入空氣的量、空氣的通入速率或氨水的濃度及反應溫度;過濾;蒸發(fā)結晶;Fe3O4+8HCl=FeCl2+2FeCl3+4H2O;Sn;Fe3+;
;n(Fe2+)=6n(Cr2O72-)=6×0.08200mol?L-1×50.00×10-3L=0.0246mol,1.908g樣品中鐵元素總質量為:m(Fe)=0.0246mol×56g?mol-1=1.3776g,樣品中Fe的質量分數=×100%≈72.2%
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【解答】
【點評】
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