Question

【题目】以富含硫酸亚铁的工业废液为原料生产氧化铁的工艺如下(部分操作和条件略)：

Ⅰ.从废液中提纯并结晶出FeSO47H2O。

Ⅱ.将FeSO47H2O配制成溶液。

Ⅲ.FeSO4溶液与稍过量的NH4HCO3溶液混合，得到含FeCO3的浊液。

Ⅳ.将浊液过滤，用90℃热水洗涤沉淀，干燥后得到FeCO3固体。

Ⅴ.煅烧FeCO3，得到Fe2O3固体。

已知：NH4HCO3在热水中分解。

(1)Ⅰ中，加足量的铁屑除去废液中的Fe3+，该反应的离子方程式是_________________。

(2)Ⅱ中，需加一定量硫酸。运用化学平衡原理简述硫酸的作用_____________。

(3)Ⅲ中，生成FeCO3的离子方程式是_____________。若FeCO3浊液长时间暴露在空气中，会有部分固体表面变为红褐色，该变化的化学方程式是_____________。

(4)Ⅳ中，通过检验SO42-来判断沉淀是否洗涤干净。检验SO42-的操作是_____________。

(5)已知煅烧FeCO3的化学方程式是4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2。现煅烧464.0kg的FeCO3,得到316.8kg产品。若产品中杂质只有FeO，则该产品中Fe2O3的质量是_________kg。(摩尔质量/gmol-1:FeCO3116Fe2O3160FeO72)

Answer 1

【答案】

(1)Fe+2Fe3+＝2Fe2+；(2)加入硫酸，H+浓度增大，使Fe2++2H2OFe(OH)2+2H+的平衡向逆反应方向移动，从而抑制FeSO4的水解

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

(4)取少量洗涤后的滤液放入试管中，滴加酸化的BaCl2溶液，若无白色沉淀产生，则沉淀洗涤干净

(5)288.0

【解析】

试题分析：(1)铁屑与Fe3+发生氧化还原反应，离子方程式为：Fe+2Fe3+=3Fe2+，故答案为：Fe+2Fe3+=3Fe2+；

(2)获得FeSO4溶液，故最好选用硫酸，不会引入新的杂质；加入硫酸，增大氢离子浓度，使Fe2++2H2O=Fe(OH)2+2H+的平衡向左移动，从而抑制Fe2+的水解；故答案为：硫酸；加入硫酸，增大氢离子浓度，使Fe2++2H2O=Fe(OH)2+2H+的平衡向左移动，从而抑制Fe2+的水解；

(3)FeSO4溶液与NH4HCO3溶液反应生成FeCO3的方程式为：Fe2++2HCO3-=FeCO3+CO2↑+H2O，+2价的铁具有还原性，故FeCO3浊液在空气中容易被氧化生成氢氧化铁，方程式为：4FeCO3+6H2O+O2=4Fe(OH)3+4CO2，故答案为：Fe2++2HCO3-=FeCO3+CO2↑+H2O；4FeCO3+6H2O+O2=4Fe(OH)3+4CO2；

(4)检验硫酸根离子的方法是：取少量洗涤后的溶液于试管中，滴加盐酸酸化的氯化钡溶液，若无白色沉淀生成，则说明沉淀洗涤干净，故答案为：取少量洗涤后的溶液于试管中，滴加盐酸酸化的氯化钡溶液，若无白色沉淀生成，则说明沉淀洗涤干净；

(5)464.0kg的FeCO3的物质的量为464.0kg÷116g/mol=4kmol，设Fe2O3的物质的量为xkmol，FeO的物质的量为ykmol，根据铁守恒和混合物的质量可知2x+y=4，160x+72y=316.8，解得：x=，故Fe2O3的质量为：160×=288.0kg，故答案为：288.0。