Question

實驗室用共沉淀法制備納米級Fe₃O₄的流程如下

：
該方法的關鍵為促進晶粒形成，并控制晶體生長．試回答下列問題：
（1）該反應原理的離子方程式可表示為______．
（2）反應溫度需控制在50℃，其方法是______，溫度偏低造成產量低的可能是______．
（3）在攪拌Ⅱ的過程中還需加入10mL正丙醇，其作用是______．
（4）黑色糊狀物轉移至燒杯中，用傾析法洗滌，檢驗洗凈的操作是______．
（5）由上述分析可知，影響納米級Fe₃O₄粒徑大小的因素有（寫出一條）______．

Answer 1

解：（1）由流程可知，生成Fe₃O₄的反應物為Fe²⁺、Fe³⁺和OH^-，根據電荷守恒可寫出該方程式為：Fe²⁺+2Fe³⁺+8OH^-=Fe₃O₄+4H₂O，
故答案為：Fe²⁺+2Fe³⁺+8OH^-=Fe₃O₄+4H₂O；
（2）低于100℃的溫度控制通常用水浴加熱法，溫度低對速率和平衡都會造成影響，但本題中未涉及平衡，所以應是速率降低，
故答案為：水浴加熱；溫度低時反應緩慢；
（3）由流程可看出攪拌Ⅰ的作用是使物質混合均勻，攪拌Ⅱ的作用則是加快反應速率，使之反應充分，加入正丙醇，作用為降低Fe₃O₄的溶解度；
故答案為：降低Fe₃O₄的溶解度；
（4）把沉淀上部的溶液傾入另一容器內，然后往盛著沉淀的容器內加入少量洗滌液，充分攪拌后，沉降，傾去洗滌液．如此重復操作3遍以上，即可把沉淀洗凈，使沉淀與溶液分離．水洗的主要作用是洗去吸附在黑色糊狀物表面的Fe³⁺和Cl^-，只要檢驗其中一個不存在即可，取最后的傾出液，測其pH為中性（或滴加KSCN，不變血紅色或加入經稀硝酸酸化的硝酸銀溶液不產生沉淀），則已洗凈，
故答案為：取最后的傾出液，測其pH為中性（或滴加KSCN，不變血紅色或加入經稀硝酸酸化的硝酸銀溶液不產生沉淀），則已洗凈；
（5）流程中涉及到反應溫度、溶液的pH、穩(wěn)定劑用量等對產物納米級Fe₃O₄粒徑大小有影響，
故答案為：反應溫度（或溶液的pH、穩(wěn)定劑用量、鐵鹽的比例（濃度）、攪拌速度、溶劑的配比等）．
分析：（1）依據流程圖分析制備反應過程，是氯化鐵、氯化亞鐵在氫氧化鈉溶液中生成四氧化三鐵、水、氯化鈉；根據電荷守恒可寫出該方程式；
（2）反應條件溫度低于100°C，需要用水浴加熱，水浴加熱溫度容易控制，加熱均勻；溫度低影響反應速率；
（3）在攪拌Ⅱ的過程中還需加入10mL正丙醇，使其易達到飽和，促進晶粒形成；
（4）水洗的主要作用是洗去吸附在黑色糊狀物表面的Fe³⁺和Cl^-，只要檢驗其中一個不存在即可；
（5）由上述分析可知，影響納米級Fe₃O₄粒徑大小的因素，可根據流程中的信息分析判斷．
點評：本題考查了制備實驗的設計，流程分析判斷，反應條件的應用，實驗基本操作的遷移應用能力，解答此類題的關鍵是一定要注意題中所給的信息，題目難度中等．