Question

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FeSO₄?7H₂O．
Ⅱ．将FeSO₄?7H₂O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，需加一定量酸，该酸最好是

 

．运用化学平衡原理简述该酸的作用

 

．
（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S

O

2- 4

来判断沉淀是否洗涤干净，检验S

O

2- 4

的操作是

 

．
（5）已知煅烧FeCO₃的化学方程式是4FeCO₃+O₂

高温  .

2Fe₂O₃+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/g?mol^-1：FeCO₃ 116Fe₂O₃ 160FeO 72）

Answer 1

分析：（1）利用铁的还原性，同时不引入新的杂质；
（2）运用水解原理，同时不引入新的杂质；
（3）+2价的铁具有还原性，容易被氧化；
（4）用可溶性钡盐检验硫酸根离子；
（5）结合方程式进行相关计算．

解答：解：（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=

288

160

，故Fe₂O₃的质量为：160×

288

160

=288.0kg，故答案为：288.0．

点评：离子方程式的书写是高考不变的一个题型，每年高考必考，是热点题型．本题还涉及了化学平衡和化学方程式的计算，题目难度不大．