Question

14．FeCO₃与砂糖混用可作补血剂．以黄铁矿烧渣（含CuO、Fe₂O₃、FeO、SiO₂、Al₂O₃等）为主要原料制备FeCO₃的流程如下：

（1）质量分数为30%（密度是1.176g•cm^-3）的稀硫酸的物质的量浓度为3.6mol•L^-1．
（2）检验滤液A中存在Fe²⁺的试剂是酸性KMnO₄溶液．
（3）加入足量铁粉的作用除调节pH使Al³⁺转化为Al（OH）₃沉淀外，还有两个作用，写出其中一个反应的离子方程式：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺或Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu．
（4）写出滤液C与NH₄HCO₃溶液反应的离子方程式：Fe²⁺+2HCO₃^-=FeCO₃↓+CO₂↑+H₂O．
（5）FeCO₃在空气中灼烧可制得铁系氧化物材料．已知25℃，101kPa时：
4Fe（s）+3O₂（g）═2Fe₂O₃△H=-1648kJ•mol^-1
C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393kJ•mol^-1
2Fe（s）+2C（s）+3O₂（g）═2FeCO₃（s）△H=-1480kJ•mol^-1
写出FeCO₃在空气中灼烧生成Fe₂O₃的热化学方程式：4FeCO₃（s）+O₂（g）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe₂O₃（s）+4CO₂（g）△H=-260kJ•mol^-1．
（6）某兴趣小组为充分利用副产品，欲利用滤渣D为原料制取Al₂O₃，请补充完成实验步骤：向滤渣D中加入适量NaOH溶液，向滤液中通入足量CO₂，过滤并洗涤沉淀，加热所得沉淀至恒重，即可得氧化铝．

Answer 1

分析 本题是利用黄铜矿烧渣（含CuO、Fe₂O₃、FeO、SiO₂、Al₂O₃）为主要原料，用硫酸溶解后，过滤除去SiO₂，滤液用过量的铁粉置换出铜，并调节溶液pH得到Al（OH）₃沉淀，通过过滤除去不溶物，得到的滤液主要是硫酸亚铁溶液，硫酸亚铁溶液中加入碳酸氢铵得到碳酸亚铁固体，同时生成二氧化碳和硫酸铵，
（1）可假设硫酸溶液的体积为1L，结合公式c=$\frac{n}{V}$计算硫酸的物质的量浓度；
（2）检验溶液里有无Fe²⁺，可以用酸性高锰酸钾，亚铁离子能使高锰酸钾溶液褪色；
（3）加入足量铁粉的作用除调节pH使Al³⁺转化为Al（OH）₃沉淀，还可以置换溶液里的铜，也可以将Fe³⁺还原成Fe²⁺；
（4）绿硫酸亚铁溶液中加入碳酸氢铵得到碳酸亚铁固体，同时生成二氧化碳和硫酸铵；
（5）根据盖斯定律，将反应①4Fe（s）+3O₂（g）═2Fe₂O₃△H=-1648kJ•mol^-1；②C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393kJ•mol^-1；③2Fe（s）+2C（s）+3O₂（g）═2FeCO₃（s）△H=-1480kJ•mol^-1中，将①-2×③+4×②可得反应4FeCO₃（s）+O₂（g）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe₂O₃（s）+4CO₂（g），据此书写热化学方程式；
（6）根据上面的分析可知，滤渣D含有铁、铜、氢氧化铝，利用氢氧化铝的两性可以分离，再将氢氧化铝加热分解可得氧化铝；

解答 解：（1）30%的硫酸溶液1L，溶液质量为1000mL×1.176g/cm³=1176g，硫酸的物质的量浓度为 $\frac{\frac{1176g×30%}{98g/mol}}{1L}$=3.6g/mol，故答案为：3.6mol•L^-1；
（2）检验溶液里有无Fe²⁺，可以用酸性高锰酸钾，亚铁离子能使高锰酸钾溶液褪色，故答案为：酸性KMnO₄溶液；
（3）铁粉的作用除调节溶液pH外，还能与Cu²⁺和Fe³⁺反应，发生反应的离子方程式为Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺、Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu，故答案为：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺或Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu；
（4）绿硫酸亚铁溶液中加入碳酸氢铵得到碳酸亚铁固体，同时生成二氧化碳和硫酸铵，反应的离子方程式为Fe²⁺+2HCO₃^-=FeCO₃↓+CO₂↑+H₂O，故答案为：Fe²⁺+2HCO₃^-=FeCO₃↓+CO₂↑+H₂O；
（5）根据盖斯定律，将反应①4Fe（s）+3O₂（g）═2Fe₂O₃△H=-1648kJ•mol^-1；②C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393kJ•mol^-1；③2Fe（s）+2C（s）+3O₂（g）═2FeCO₃（s）△H=-1480kJ•mol^-1中，将①-2×③+4×②可得热反应方程式为4FeCO₃（s）+O₂（g）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe₂O₃（s）+4CO₂（g）△H=-260 kJ•mol^-1，
故答案为：4FeCO₃（s）+O₂（g）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe₂O₃（s）+4CO₂（g）△H=-260 kJ•mol^-1；
（6）根据上面的分析可知，滤渣D含有铁、铜、氢氧化铝，在滤渣中加入适量的氢氧化钠，过滤，再向滤液中通入足量CO₂，过滤并洗涤沉淀，加热所得沉淀至恒重，即可得氧化铝，
故答案为：向滤液中通入足量CO₂，过滤并洗涤沉淀，加热所得沉淀至恒重，即可得氧化铝．

点评 本题以实验流程为载体，考查硫及其化合物的性质，涉及氧化还原反应，属基础性考查，难度不大．