Question

3．磁材氧化铁的化学名称是氧化铁（Fe₂O₃），它是电子、电信工业的磁性材料，工业上采用生产钛白粉的下脚料（含大量FeSO₄的废液）为原料来制备磁材氧化铁．

已知煅烧中的化学反应方程式为：FeCO₃→FeO+CO₂↑，4FeO+O₂→2Fe₂O₃
（1）用98%的H₂SO₄的配制500mL的20%的H₂SO₄，所需玻璃仪器是ABEF
A、玻璃棒  B、烧杯 C、漏斗  D、250mL容量瓶  E、500mL容量瓶   F、胶头滴管
（2）浓缩结晶后得到的晶体是FeSO₄•7H₂O（填化学式），A中溶质是（NH₄）₂SO₄；
（3）此溶液中各离子的浓度比较大小为：c（SO₄^2-）＞c（Fe²⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）．
（4）20%H₂SO₄和铁皮的作用分别是硫酸作用Fe²⁺抑制的水解，铁皮的作用防止Fe³⁺的氧化．
（5）检验滤液中含有NH₄⁺的方法是在试管中取滤液少许，加入足量的NaOH溶液，加热，用湿润的红色石蕊试纸检验，若试纸变兰色，则证明滤液中含有NH₄⁺．．
（6）写出步骤“合成”中发生的化学变化（用化学方程式表示）：FeSO₄+2NH₄HCO₃→FeCO₃↓+（NH₄）₂SO₄+CO₂↑+H₂O．

Answer 1

分析 （1）依据配制一定物质的量浓度溶液的一般步骤选择合适的仪器；
（2）下脚料中含有硫酸亚铁，向稀硫酸、铁片发生反应生成硫酸亚铁，且稀硫酸能抑制硫酸亚铁水解，然后向溶液中加入絮凝剂和水，得到吸附杂质的絮凝剂，然后过滤得到滤液，浓缩结晶滤液，得到FeSO₄•7H₂O，然后向溶液中加入碳酸氢铵，发生的反应为FeSO₄+2NH₄HCO₃=FeCO₃↓+（ NH₄）₂ SO₄+CO₂↑+H₂O，然后洗涤过滤得到A，滤液A为（NH₄）₂ SO₄；
（3）硫酸铵是强酸弱碱盐，铵根离子水解导致溶液呈酸性，但水解程度较小；
（4）二价铁离子具有还原性，容易被氧化，硫酸亚铁为强酸弱碱盐，水解显酸性；
（5）根据氨气为碱性气体设计实验方法；
（6）硫酸亚铁与 碳酸氢铵反应生成碳酸铁、硫酸铵和二氧化碳、水．

解答 解：（1）配制一定物质的量浓度溶液的一般步骤：计算、量取、稀释、移液、洗涤、定容等，用到的仪器有：烧杯、玻璃棒、250mL容量瓶、胶头滴管，
故选：ABEF；
（2）下脚料中含有硫酸亚铁，向稀硫酸、铁片发生反应生成硫酸亚铁，且稀硫酸能抑制硫酸亚铁水解，然后向溶液中加入絮凝剂和水，得到吸附杂质的絮凝剂，然后过滤得到滤液，浓缩结晶滤液，得到FeSO₄•7H₂O，然后向溶液中加入碳酸氢铵，发生的反应为FeSO₄+2NH₄HCO₃=FeCO₃↓+（ NH₄）₂ SO₄+CO₂↑+H₂O，然后洗涤过滤得到A，滤液A为（NH₄）₂ SO₄；
故答案为：FeSO₄•7H₂O；（ NH₄）₂ SO₄；
（3）硫酸铵是强酸弱碱盐，铵根离子水解导致溶液呈酸性，但水解程度较小，根据电荷守恒得c（NH₄⁺）＞c（SO₄^2-），此溶液中各离子的浓度比较大小为：c（NH₄⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（H⁺）＞c（OH^-），
故答案为：c（SO₄^2-）＞c（Fe²⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）；
（4）二价铁离子具有还原性，容易被氧化，硫酸亚铁为强酸弱碱盐，水解显酸性，所以要保存硫酸亚铁不变质，应加入硫酸和铁，硫酸作用Fe²⁺抑制的水解，铁皮的作用防止Fe³⁺的氧化；
故答案为：硫酸作用Fe²⁺抑制的水解，铁皮的作用防止Fe²⁺的氧化；
（5）铵根离子的检验方法是：加入碱性较强的溶液并加热，如果能生成使湿润的紫色石蕊试纸变蓝的气体，则可证明铵根离子的存在，
故答案为：在试管中取滤液少许，加入足量的NaOH溶液，加热，用湿润的红色石蕊试纸检验，若试纸变兰色，则证明滤液中含有NH₄⁺；
（6）硫酸亚铁与 碳酸氢铵反应生成碳酸铁、硫酸铵和二氧化碳、水，化学方程式：FeSO₄+2NH₄HCO₃→FeCO₃↓+（ NH₄）₂ SO₄+CO₂↑+H₂O；
故答案为：FeSO₄+2NH₄HCO₃→FeCO₃↓+（ NH₄）₂ SO₄+CO₂↑+H₂O．

点评 本题通过氧化铁的制备为载体考查了化学方程式的书写、离子浓度大小比较、盐类水解的应用，题目难度中等．