Question

14．FeCO₃與砂糖混用可作補(bǔ)血劑．以黃鐵礦燒渣（含CuO、Fe₂O₃、FeO、SiO₂、Al₂O₃等）為主要原料制備FeCO₃的流程如下：

（1）質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%（密度是1.176g•cm^-3）的稀硫酸的物質(zhì)的量濃度為3.6mol•L^-1．
（2）檢驗(yàn)濾液A中存在Fe²⁺的試劑是酸性KMnO₄溶液．
（3）加入足量鐵粉的作用除調(diào)節(jié)pH使Al³⁺轉(zhuǎn)化為Al（OH）₃沉淀外，還有兩個(gè)作用，寫出其中一個(gè)反應(yīng)的離子方程式：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺或Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu．
（4）寫出濾液C與NH₄HCO₃溶液反應(yīng)的離子方程式：Fe²⁺+2HCO₃^-=FeCO₃↓+CO₂↑+H₂O．
（5）FeCO₃在空氣中灼燒可制得鐵系氧化物材料．已知25℃，101kPa時(shí)：
4Fe（s）+3O₂（g）═2Fe₂O₃△H=-1648kJ•mol^-1
C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393kJ•mol^-1
2Fe（s）+2C（s）+3O₂（g）═2FeCO₃（s）△H=-1480kJ•mol^-1
寫出FeCO₃在空氣中灼燒生成Fe₂O₃的熱化學(xué)方程式：4FeCO₃（s）+O₂（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃（s）+4CO₂（g）△H=-260kJ•mol^-1．
（6）某興趣小組為充分利用副產(chǎn)品，欲利用濾渣D為原料制取Al₂O₃，請補(bǔ)充完成實(shí)驗(yàn)步驟：向?yàn)V渣D中加入適量NaOH溶液，向?yàn)V液中通入足量CO₂，過濾并洗滌沉淀，加熱所得沉淀至恒重，即可得氧化鋁．

Answer 1

分析 本題是利用黃銅礦燒渣（含CuO、Fe₂O₃、FeO、SiO₂、Al₂O₃）為主要原料，用硫酸溶解后，過濾除去SiO₂，濾液用過量的鐵粉置換出銅，并調(diào)節(jié)溶液pH得到Al（OH）₃沉淀，通過過濾除去不溶物，得到的濾液主要是硫酸亞鐵溶液，硫酸亞鐵溶液中加入碳酸氫銨得到碳酸亞鐵固體，同時(shí)生成二氧化碳和硫酸銨，
（1）可假設(shè)硫酸溶液的體積為1L，結(jié)合公式c=$\frac{n}{V}$計(jì)算硫酸的物質(zhì)的量濃度；
（2）檢驗(yàn)溶液里有無Fe²⁺，可以用酸性高錳酸鉀，亞鐵離子能使高錳酸鉀溶液褪色；
（3）加入足量鐵粉的作用除調(diào)節(jié)pH使Al³⁺轉(zhuǎn)化為Al（OH）₃沉淀，還可以置換溶液里的銅，也可以將Fe³⁺還原成Fe²⁺；
（4）綠硫酸亞鐵溶液中加入碳酸氫銨得到碳酸亞鐵固體，同時(shí)生成二氧化碳和硫酸銨；
（5）根據(jù)蓋斯定律，將反應(yīng)①4Fe（s）+3O₂（g）═2Fe₂O₃△H=-1648kJ•mol^-1；②C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393kJ•mol^-1；③2Fe（s）+2C（s）+3O₂（g）═2FeCO₃（s）△H=-1480kJ•mol^-1中，將①-2×③+4×②可得反應(yīng)4FeCO₃（s）+O₂（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃（s）+4CO₂（g），據(jù)此書寫熱化學(xué)方程式；
（6）根據(jù)上面的分析可知，濾渣D含有鐵、銅、氫氧化鋁，利用氫氧化鋁的兩性可以分離，再將氫氧化鋁加熱分解可得氧化鋁；

解答 解：（1）30%的硫酸溶液1L，溶液質(zhì)量為1000mL×1.176g/cm³=1176g，硫酸的物質(zhì)的量濃度為 $\frac{\frac{1176g×30%}{98g/mol}}{1L}$=3.6g/mol，故答案為：3.6mol•L^-1；
（2）檢驗(yàn)溶液里有無Fe²⁺，可以用酸性高錳酸鉀，亞鐵離子能使高錳酸鉀溶液褪色，故答案為：酸性KMnO₄溶液；
（3）鐵粉的作用除調(diào)節(jié)溶液pH外，還能與Cu²⁺和Fe³⁺反應(yīng)，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺、Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu，故答案為：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺或Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu；
（4）綠硫酸亞鐵溶液中加入碳酸氫銨得到碳酸亞鐵固體，同時(shí)生成二氧化碳和硫酸銨，反應(yīng)的離子方程式為Fe²⁺+2HCO₃^-=FeCO₃↓+CO₂↑+H₂O，故答案為：Fe²⁺+2HCO₃^-=FeCO₃↓+CO₂↑+H₂O；
（5）根據(jù)蓋斯定律，將反應(yīng)①4Fe（s）+3O₂（g）═2Fe₂O₃△H=-1648kJ•mol^-1；②C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393kJ•mol^-1；③2Fe（s）+2C（s）+3O₂（g）═2FeCO₃（s）△H=-1480kJ•mol^-1中，將①-2×③+4×②可得熱反應(yīng)方程式為4FeCO₃（s）+O₂（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃（s）+4CO₂（g）△H=-260 kJ•mol^-1，
故答案為：4FeCO₃（s）+O₂（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃（s）+4CO₂（g）△H=-260 kJ•mol^-1；
（6）根據(jù)上面的分析可知，濾渣D含有鐵、銅、氫氧化鋁，在濾渣中加入適量的氫氧化鈉，過濾，再向?yàn)V液中通入足量CO₂，過濾并洗滌沉淀，加熱所得沉淀至恒重，即可得氧化鋁，
故答案為：向?yàn)V液中通入足量CO₂，過濾并洗滌沉淀，加熱所得沉淀至恒重，即可得氧化鋁．

點(diǎn)評 本題以實(shí)驗(yàn)流程為載體，考查硫及其化合物的性質(zhì)，涉及氧化還原反應(yīng)，屬基礎(chǔ)性考查，難度不大．