题目内容

【题目】铁及其化合物在日常生产生活中用途广泛,利用FeSO4制备还原铁粉的工业流程如下:

实验室中可用FeSO4(用铁粉和稀硫酸反应制得)和NH4HCO3在如下装置模拟上述流程中的“转化”环节。

(1)装置A的名称是________,装置B中盛放的药品是________,NH4HCO3盛放在装置________中。

(2)实验过程中,欲将生成的FeSO4溶液和NH4HCO3溶液混合,操作方法是______________,

发生主要反应的离子方程式为_________。FeSO4溶液要现用现配制的原因是_______,检验久置的FeSO4是否变质的方法是_________________。

(3)干燥过程的主要目的是脱去游离水,该过程中会有少量FeCO3在空气中被氧化为FeOOH,该反应的化学方程式为________,取干燥后的FeCO3样品12.49 g,与炭混合后焙烧,最终得到还原铁粉6.16 g,计算样品中杂质FeOOH的质量:________ g。

【答案】分液漏斗 铁粉 C (待D处的氢气纯净后)关闭活塞3,打开活塞2 Fe2++2 HCO3 =FeCO3↓+CO2↑+H2O(或Fe2++HCO3 =FeCO3↓+H+、HCO3+H+=CO2↑+H2O) 亚铁离子易被氧化 取样品配成溶液,取少量溶液于试管中,再向试管中加入KSCN溶液,观察是否显血红色 4FeCO3+O2+2H2O=4FeOOH+4CO2 0.89

【解析】

根据装置图,可知关闭活塞2、打开活塞3,B中铁粉与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气,生成的氢气把C中空气排出,再关闭活塞3、打开活塞2,产生的氢气把硫酸亚铁压入C中与碳酸氢铵反应。

根据以上分析,(1)装置A是分液漏斗,盛放稀硫酸,装置B中盛放铁粉,稀硫酸与铁粉反应生成H2和FeSO4。装置C中盛放NH4HCO3。

(2)检验D处氢气已纯净时,表明装置中空气已排尽,关闭活塞3,打开活塞2,在氢气作用下将FeSO4溶液压入C中发生反应。碳酸氢铵和硫酸亚铁 在C中反应生成碳酸亚铁,同时放出二氧化碳,反应的离子方程式是Fe2++2HCO3 =FeCO3↓+CO2↑+H2O ;FeSO4具有还原性,易被O2氧化,故FeSO4溶液要现用现配。若FeSO4变质,则溶液中有Fe3+生成,Fe3+遇KSCN溶液显红色,所以用KSCN溶液检验久置的FeSO4是否变质。

(3)FeCO3、H2O、O2反应生成FeOOH和CO2,反应方程式是4FeCO3+O2+2H2O=4FeOOH+4CO2。设干燥后的FeCO3样品中FeCO3、FeOOH的物质的量分别为xmol、ymol,则xmol×116 g·mol-1+ymol×89 g·mol-1=12.49g,56 g·mol-1×(x+y)=6.16 g,解得:x=0.1 mol,y=0.01 mol。故m(FeOOH)=0.89 g。

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