Question

以富含硫酸亞鐵的工業(yè)廢液為原料生產(chǎn)氧化鐵的工藝如下（部分操作和條件略）：

Ⅰ.從廢液中提純并結(jié)晶出FeSO4·7H2O。

Ⅱ.將FeSO4·7H2O配制成溶液。

Ⅲ.FeSO4溶液與稍過量的NH4HCO3溶液混合，得到含F(xiàn)eCO3的濁液。

Ⅳ.將濁液過濾，用90℃熱水洗滌沉淀，干燥后得到FeCO3固體。

Ⅴ.煅燒FeCO3，得到Fe2O3固體。

已知：NH4HCO3在熱水中分解。

（1）Ⅰ中，加足量的鐵屑除去廢液中的Fe3+，該反應的離子方程式是_________________。

（2）Ⅱ中，需加一定量硫酸。運用化學平衡原理簡述硫酸的作用_____________。

（3）Ⅲ中，生成FeCO3的離子方程式是_____________。若FeCO3濁液長時間暴露在空氣中，會有部分固體表面變?yōu)榧t褐色，該變化的化學方程式是_____________。

（4）Ⅳ中，通過檢驗SO42-來判斷沉淀是否洗滌干凈。檢驗SO42-的操作是_____________。

（5）已知煅燒FeCO3的化學方程式是4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2。現(xiàn)煅燒464.0 kg的FeCO3,得到316.8 kg產(chǎn)品。若產(chǎn)品中雜質(zhì)只有FeO，則該產(chǎn)品中Fe2O3的質(zhì)量是_________ kg。（摩爾質(zhì)量/g·mol-1:FeCO3 116 Fe2O3 160 FeO 72）

 

Answer 1

（1） Fe+2Fe3+＝2Fe2+ （2） 加入硫酸，H+濃度增大，使Fe2++2H2OFe(OH)2+2H+的平衡向逆反應方向移動，從而抑制FeSO4的水解

（3）Fe2++2HCO3-＝FeCO3↓+H2O+CO2↑ 4FeCO3+6H2O+O2＝4Fe（OH）3↓+4CO2

（4）取少量洗滌后的濾液放入試管中，滴加酸化的BaCl2溶液，若無白色沉淀產(chǎn)生，則沉淀洗滌干凈

（5） 288.0

【解析】

試題分析：（1）Fe可以和三價鐵反應生成亞鐵離子，即Fe+2Fe3+=3Fe2+；

（2）FeSO4?7H2O配制成溶液的過程中，亞鐵離子易水解，F(xiàn)e2++2H2OFe（OH）2+2H+，加入硫酸，增大氫離子濃度，配制可以使得化學平衡逆向移動，抑制水解；

（3）FeSO4溶液與稍過量的NH4HCO3溶液混合，亞鐵離子和碳酸氫根離子水解相互促進生成碳酸亞鐵和二氧化碳，即Fe2++2HCO3-＝FeCO3↓+CO2↑+H2O，生成的碳酸亞鐵中，亞鐵離子易被氧氣氧化為三價鐵，即4FeCO3+O2+6H2O＝4CO2↑+4Fe（OH）3；

（4）硫酸根離子可以和鋇離子反應生成不溶于硝酸的白色沉淀，檢驗硫酸根是否存在可以驗證沉淀是否洗凈，具體做法是：少量洗滌后的試液放入試管中，滴加酸化的氯化鋇溶液，若無白色沉淀生成，則沉淀洗滌干凈；

（5）假設Fe2O3物質(zhì)的量為x mol，F(xiàn)eO的物質(zhì)的量為y mol，那么滿足：160x+72y=316800；（2x+y）×116=464000，解得x=1800mol，所以產(chǎn)物中Fe2O3的質(zhì)量160g/mol×1800mol=288000g=288kg。

考點：考查鐵元素的不同價態(tài)之間的轉(zhuǎn)化、離子檢驗以及有關計算等