Question

【题目】绿矾（FeSO47H2O）的一种综合利用工艺如下：

（1）绿矾与NH4HCO3在溶液中按物质的量之比1：2反应，有CO2生成，反应的离子方程式为__________________________________。

（2）隔绝空气进行“焙烧”，铁元素的转化途径是FeCO3FeOFe，实际作还原剂的是CO。写出“焙烧”过程中各步反应的化学方程式__________________________________。

（3）“除杂”步骤为：向母液中通入含臭氧的空气、调节pH、过滤，除去的杂质离子是_________。

（4）母液“除杂”后，欲得到(NH4)2SO4粗产品，操作步骤依次为真空蒸发浓缩、冷却结晶、______。浓缩时若温度过高，产品中将混有NH4HSO4，运用化学平衡移动原理解释其原因_______________。

（5）绿矾的另一种综合利用方法是：绿矾脱水后在有氧条件下焙烧，FeSO4转化为Fe2O3和硫的氧化物。分析下表实验数据，为了提高SO3的含量，可采取的措施是__________________。

空气通入量/Ls-1	温度/℃	SO2含量/%	SO3含量/%
0.02	850	45.4	54.6
0.06	850	30.5	69.5
0.10	850	11.1	88.9
0.10	810	11.1	88.9
0.10	890	11.2	88.8

Answer 1

【答案】 Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+ CO2↑+H2O FeCO3FeO+CO2↑；C+CO22CO；FeO+COFe+CO2↑ Fe2+ 过滤 NH4++H2ONH3H2O+H+，温度过高NH3挥发使平衡向右移动，溶液酸性增强生成NH4HSO4 增大空气通入量

【解析】本题考查化学工艺流程，（1）根据流程，绿矾和NH4HCO3反应生成FeCO3和CO2，且绿矾和NH4HCO3系数比为1：2，即离子方程式为： Fe2＋+2HCO3－=FeCO3↓+ CO2↑+H2O ；（2）根据途径，FeCO3分解成FeO，反应方程式为FeCO3FeO＋CO2↑，焙烧时，加入煤粉，发生C＋CO22CO，然后用CO还原FeO，反应方程式为CO＋FeOFe＋CO2；（3）母液中含有离子是NH4＋、HCO3－、SO42－、Fe2＋，通入臭氧，利用臭氧的氧化性，把Fe2＋氧化成Fe3＋，然后调节pH，除去Fe3＋，因此除杂过程中除去的杂质离子是Fe2＋；（4）冷却结晶后，过滤，得到(NH4)2SO4晶体；NH4＋属于弱碱根离子，发生水解，即NH4＋＋H2ONH3·H2O＋H＋，盐类水解是吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向进行，NH3挥发，溶液中c(H＋)增大，即生成NH4HSO4；（5）根据表格中数据，当通入空气的通入量为0.1的时候，SO3的含量达到最大，因此提高SO3的含量，采取措施提高空气的通入量。