题目内容

14.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中需加足量的铁屑以除去废液中的Fe3+,该反应的离子方程式是Fe+2Fe3+=3Fe2+.
(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:加入硫酸,氢离子浓度增大,使得水解平衡Fe2++2H2O?Fe(OH)2+2H+逆向移动,从而抑制硫酸亚铁的水解.
(3)Ⅲ中生成FeCO3的离子方程式是Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+CO2↑+H2O.若FeCO3浊液长时间暴露在空气中,会有
高温
部分固体表面变为红褐色,该变化的化学方程式是4FeCO3+O2+6H2O=4CO2↑+4Fe(OH)3.
(4)已知煅烧FeCO3的化学方程式是4FeCO3+O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe2O3+4CO2.现煅烧464.0g的FeCO3,得到316.8g产品.若产品中杂质只有FeO,则该产品中Fe2O3的质量是288.0g.

分析 (1)Fe可以和三价铁反应生成亚铁离子;
(2)FeSO4•7H2O配制成溶液的过程中,亚铁离子易水解,根据平衡移动原理来分析;
(3)亚铁离子和碳酸氢根离子相互促进水解生成碳酸亚铁和二氧化碳,亚铁离子易被氧气氧化为三价铁;
(4)根据含铁元素物质的质量关系来计算,假设Fe2O3物质的量为x mol,FeO的物质的量为y mol,那么满足:160x+72y=316.8;(2x+y)×116=464.0,计算得到.

解答 解:(1)Fe可以和三价铁反应生成亚铁离子,即Fe+2Fe3+=3Fe2+,
故答案为:Fe+2Fe3+=3Fe2+;
(2)FeSO4•7H2O配制成溶液的过程中,亚铁离子易水解,Fe2++2H2O?Fe(OH)2+2H+,加入硫酸配制可以使得化学平衡逆向移动,抑制水解,
故答案为:加入硫酸,氢离子浓度增大,使得水解平衡Fe2++2H2O?Fe(OH)2+2H+逆向移动,从而抑制硫酸亚铁的水解;
(3)FeSO4溶液与稍过量的NH4HCO3溶液混合,亚铁离子和碳酸氢根离子双水解生成碳酸亚铁和二氧化碳,即Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+CO2↑+H2O,生成的碳酸亚铁中,亚铁离子易被氧气氧化为三价铁,即4FeCO3+O2+6H2O=4CO2↑+4Fe(OH)3,
故答案为:Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+CO2↑+H2O;4FeCO3+O2+6H2O=4CO2↑+4Fe(OH)3;
(4)假设Fe2O3物质的量为x mol,FeO的物质的量为y mol,那么满足:160x+72y=316.8;(2x+y)×116=464.0,解得x=1.8mol,所以产物中Fe2O3的质量160g/mol×1.8mol=288.0g=288.0g,
故答案为:288.0.

点评 本题考查学生铁元素的不同价态之间的转化,可以根据所学知识进行回答,掌握基础是关键,题目难度较大.

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