利用染化厂的废料铁泥（主要成分是Fe2O3、FeO和铁）制备可用于隐形飞机涂层的纳米四氧化三铁的生产流程为图1：请回答：（1）过程①主要反应的离子方程式为．（2）已知氢

Question

利用染化厂的废料铁泥（主要成分是Fe ₂ O ₃ 、FeO和铁）制备可用于隐形飞机涂层的纳米四氧化三铁的生产流程为图1：



请回答：
（1）过程①主要反应的离子方程式为______．
（2）已知氢氧化亚铁的K _sp =4.87×10 ^-17 ，氢氧化铁的K _sp =2.6×10 ^-39 ．当溶液中某离子浓度不高于1×10 ^-5  mol•L ^-1 时，可以认为该离子已经完全沉淀．通过计算所得数据说明过程②调节pH=9的原因是______．
（3）物质D的主要产物中铁、氢、氧三种元素的质量比为56：1：32，则过程③主要反应的化学方程式为______．
（4）已知Fe ²⁺ 在弱碱性溶液中还原性较强，图2是研究过程④的实验所得，则该反应所需的时间控制在______小时左右，较为适宜．
（5）某工厂处理废铁泥（测得铁元素含量为16.8%）的能力为10吨/小时，生产纳米四氧化三铁的产量为4.64吨/小时．如不考虑过程④以后生产中Fe ²⁺ 的氧化，则该工厂每小时消耗铁粉的质量为______千克．

Answer 1

（1）Fe ³⁺ 与Fe反应生成Fe ²⁺ ，反应的离子方程式为2Fe ³⁺ +Fe=3Fe ²⁺ ，故答案为：2Fe ³⁺ +Fe=3Fe ²⁺ ；
（2）根据水的离子积为1×10 ^-14 ，当pH=9时，OH ^- 的浓度为1×10 ^-4 mol•L ^-1 ，根据氢氧化亚铁的K _sp =1×10 ^-13 ，得Fe ²⁺ 的浓度为5×10 ^-5 mol•L ^-1 ，
故答案为：当pH=9时，Fe ²⁺ 的浓度为5×10 ^-5 mol•L ^-1 ，已完全沉淀；
（3）根据物质D铁、氢、氧三种元素的质量比为56：1：32，则它们的个数比为：1：1：2，故物质D为：FeO（OH），反应的化学方程式为：2Fe（OH） ₂ +H ₂ O ₂ =2FeO（OH）+2H ₂ O，
故答案为：2Fe（OH） ₂ +H ₂ O ₂ =2FeO（OH）+2H ₂ O （物质D写成Fe（OH）O或FeHO ₂ 、FeO ₂ H均可以）；
（4）Fe ²⁺ 在弱碱性溶液中还原性较强，因此我们PH值要在酸性或者强碱性，但Ⅰ．工业生产要考虑生产效率，时间越短要好．Ⅱ．碱性（PH＞9）太强使Fe ²⁺ 沉淀，综合考虑最佳反应时间为0.16h，
故答案为：随着反应时间的增加，溶液的PH下降，可确定该反应的最佳时间是0.16h；
（5）处理废铁泥（测得铁元素含量为16.8%）的能力为10吨/小时，计算每1小时处理的废铁泥得到含铁元素质量=16.8%×10吨=1.68吨；生产纳米四氧化三铁的产量为4.64吨/小时，不考虑过程④以后生产中Fe ²⁺ 的氧化，说明最后得到四氧化三铁中铁元素质量除二价铁离子是加入的，三价铁离子全部来源于加入的铁和铁妮中铁元素的质量，依据铁元素质量守恒计算得到：
每小时生成Fe ₃ O ₄ 质量为4.64吨，含三价铁元素质量=4.64吨× (2Fe)/(F e3 O4) ×100%=4.64× (2×56)/(232) =2.24吨，所以加入的铁粉质量=2，24吨-1.68吨=0.56吨=560Kg；
故答案为：560