Question

Fe₃O₄呈黑色，有磁性，应用广泛。以Fe₃O₄为吸附剂去除水中含磷物质是一种新的除磷措施。

(1)检验Fe₃O₄中铁元素的价态；用盐酸溶解Fe₃O₄，取少量滴加______________，溶液变红；另取少量滴加铁氰化钾溶液，产生蓝色沉淀。

(2)氧化沉淀法制备

I．向稀硫酸中加入过量铁粉，得到FeSO₄溶液。加过量铁粉的作用是_________________。II.在氮气保护下，向热NaOH溶液中加入FeSO₄溶液，搅拌，得到Fe(OH)₂浊液。将NaNO₃溶液滴入Fe(OH)₂浊液中，充分反应得到Fe₃O₄。

①用红色石蕊试纸检验产物，__________________(填现象)，证明有NH₃。

②写出NaNO₃溶液与Fe(OH)₂反应制备Fe₃O₄的离子方程式 ___________________________。

(3)含磷各微粒在溶液中的物质的量分数与pH的关系如图所示：(图中三个交点的对应pH分别为2.2、7.2、12.4)。 下列分析不正确的是________________

A．KH₂PO₄水溶液中：c(H⁺)< c(OH^-)

B. K₂HPO₄溶液显碱性，原因是HPO₄^2－的水解程度大于其电离程度

C.磷酸一级电离常数K₁＝10^－2.2

D.想获得较纯的KH₂PO₄溶液，可将溶液pH控制 在4－5之间

(4)已知：信息①溶液pH对吸附剂Fe₃O₄表面所带电荷的影响：

pH <6.8，Fe₃O₄ 表面带正电荷；

pH＝6.8，Fe₃O₄表面不带电荷；

pH >6.8，Fe₃O₄表面带负电荷。

信息②吸附剂Fe₃O₄对含磷微粒的去除率随pH的变化如图所示。现将吸附剂Fe₃O₄加到KH₂PO₄溶液中，调节溶液pH。请根据以上信息及图示回答下列问题：

①pH＝3时，吸附的主要微粒是 __________________。

②与pH＝5相比，pH＝9时的去除率明显下降，原因是_____________________________。

Answer

硫氰化钾溶液或KSCN溶液 防止Fe2+被氧化 变蓝色 A pH＝5时，Fe3O4带正电荷，含磷的主要微粒是；pH＝9时，Fe3O4带负电荷，含磷的主要微粒是，因此在pH＝9时，吸附剂和含磷的主要微粒之间的静电排斥作用强于pH＝5时

【解析】

（1）检验Fe3O4中铁元素的价态，可通过KSCN溶液检验Fe3+；

（2）Ⅰ．FeSO4溶液在空气中O2的存在条件下，发生氧化反应，Fe2+转化为Fe3+；

Ⅱ．①用湿润红色石蕊试纸检验产物，NH3与水形成碱性物质，可使湿润红色石蕊试纸变蓝；

②将NaNO3溶液滴入浊液中，充分反应得到Fe3O4，反应还产生NH3，发生氧化还原反应，据此写出反应的方程式；

（3）A．根据图象分析，大量存在时，溶液pH介于4∼6之间，说明KH2PO4溶液呈酸性；

B．电离呈酸性，水解呈碱性，K2HPO4 溶液显碱性则说明水解程度大于电离程度；

C．根据电离平衡常数表达式并结合H3PO4曲线变化趋势计算K1；

D．由图像中变化分析；

（4）①pH＝3时，吸附剂Fe3O4表面带正电荷，对阴离子具有较强的吸附力，在此pH条件下，P的主要存在型体是；

②与pH＝5时相比，pH＝9时的去除率明显下降，pH＝5时，Fe3O4表面带正电荷，对阴离子吸附作用强，pH＝9时，Fe3O4表面带负电荷，不利于吸附阴离子。

（1）检验Fe3O4中铁元素的价态，可通过将Fe3O4与盐酸反应，然后利用KSCN溶液检验Fe3+，形成络合物，溶液呈红色，

故答案为：KSCN溶液；

（2）Ⅰ．FeSO4溶液在空气中O2的存在条件下，发生氧化反应，Fe2+转化为Fe3+，因此常加入过量铁粉，以此防止Fe2+被氧化，

故答案为：防止Fe2+被氧化；

Ⅱ．①用湿润红色石蕊试纸检验产物，NH3与水形成碱性物质，可使湿润红色石蕊试纸变蓝，

故答案为：变蓝色；

②将NaNO3溶液滴入浊液中，充分反应得到Fe3O4，反应还产生NH3，发生氧化还原反应，则反应的方程式应为：，

故答案为：；

（3）A．根据图象分析，大量存在时，溶液pH介于4∼6之间，说明KH2PO4溶液呈酸性，则溶液中c(H+)>c(OH−)，故A符合题意；

B．电离呈酸性，水解呈碱性，K2HPO4 溶液显碱性则说明水解程度大于电离程度，故B不符合题意；

C．，最左侧交点对应=，此时溶液pH=2.2，=10-2.2，由此可知，K1=10-2.2，故C不符合题意；

D．由图可知，溶液pH介于4-5之间时，物质的量分数近乎100%，故D不符合题意；

故答案为：A；

（4）①pH＝3时，吸附剂Fe3O4表面带正电荷，对阴离子具有较强的吸附力，在此pH条件下，P的主要存在型体是，所以pH＝3时，吸附的主要微粒是：，

故答案为：；

②与pH＝5时相比，pH＝9时的去除率明显下降，pH＝5时，Fe3O4表面带正电荷，对阴离子吸附作用强，溶液中主要存在；pH＝9时，Fe3O4表面带负电荷，溶液中主要存在，吸附剂和含磷的主要微粒之间的静电排斥作用，不利于吸附阴离子，

故答案为：pH＝5时，Fe3O4带正电荷，含磷的主要微粒是；pH＝9时，Fe3O4带负电荷，含磷的主要微粒是，因此在pH＝9时，吸附剂和含磷的主要微粒之间的静电排斥作用强于pH＝5时。