题目内容
还原铁粉是粉末冶金工业的重要原料，利用生产钛白的副产品绿矾制备还原铁粉的工业流程如下：
（1）干燥过程主要是为了脱去游离水和结晶水，过程中会有少量FeCO3?nH2O被空气氧化为FeOOH，其化学方程式为______．
（2）取干燥后的FeCO3样品12.49g焙烧至600℃，质量变为8.00g，继续加热最终得到Fe 6.16g，则600℃产物的可能组成为______，计算FeCO3样品中FeCO3与FeOOH的质量______．
（3）若将28.12g还原铁粉（含少量FexC）在氧气流中加热，得到标准状况下的CO2224mL；将相同质量的还原铁粉与足量硫酸反应，得到标准状况下的H2 10.752L，计算FexC的化学式为______．（假设还原铁粉仅含两种物质）
解：（1）干燥过程主要是为了脱去游离水和结晶水，过程中会有少量FeCO3?nH2O被空气氧化为FeOOH，依据氧化还原反应的电子守恒和原子守恒，写出化学方程式为：4FeCO3?nH2O+O2=4FeOOH+4CO2↑+（4n-2）H2O，故答案为：4FeCO3?nH2O+O2=4FeOOH+4CO2↑+（4n-2）H2O；
（2）取干燥后的FeCO3样品12.49g焙烧至600℃，质量变为8.00g，继续加热最终得到Fe 6.16g，分析样品为FeCO3和FeOOH，依据元素化合价可知铁元素化合价为二价和三价，加热焙烧600℃，质量变为8.00g，是分解生成了铁的氧化物、二氧化碳和水；根据铁元素化合价判断，氧化物中含有亚铁离子和铁离子，氧化物为FeO与Fe2O3或FeO与Fe3O4或FeO、Fe2O3、Fe3O4；
设样品中FeCO3：物质的量为x；FeOOH物质的量为y；
依据铁元素守恒得到：x+y=
；116x+89y=12.49
计算得到x=0.1mol；y=0.01mol；
得到质量为：FeCO3：11.6 g，FeOOH：0.89 g，
故答案为：FeO与Fe2O3或FeO与Fe3O4或FeO、Fe2O3、Fe3O4；FeCO3：11.6 g，FeOOH：0.89 g；
（3）若将28.12g还原铁粉（含少量FexC）在氧气流中加热，得到标准状况下的CO2224mL，物质的量为0.01mol，则FexC物质的量为0.01mol；将相同质量的还原铁粉与足量硫酸反应，得到标准状况下的H2 10.752L，物质的量为0.48mol，消耗铁物质的量依据反应方程式计算：Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑；铁的质量=0.48mol×56g/mol=26.88g；依据元素守恒可知FexC中 碳元素物质的量为0.01mol，FexC的质量=28.12g-26.88g=1.24g；物质的量为0.01mol，则摩尔质量=
=124g/mol，
依据化学式FexC计算得到x=2，所以化学式为Fe2C，故答案为：Fe2C．
分析：（1）FeCO3?nH2O被空气氧化为FeOOH，依据氧化还原反应电子守恒和原子守恒配平书写；
（2）依据样品中含有FeCO3和FeOOH，标注铁元素化合价可知为三价铁元素和二价铁元素，受热分解生成铁元素的氧化物，氧化物中含有二价铁和三价铁，依据氧化物为氧化亚铁、氧化铁、四氧化三铁分析判断；依据铁元素守恒和质量关系计算；
（3）依据铁元素守恒结合还原铁粉含少量FexC，在氧气流中加热，依据生成二氧化碳，计算碳元素物质的量得到FexC物质的量；依据还原性铁粉和硫酸反应生成的氢气物质的量计算得到铁物质的量，依据还原性铁粉混合物质量计算得到FexC的质量，结合计算出的物质的量计算x值．
点评：本题考查了铁及其化合物性质的分析判断和反应产物的计算判断，元素守恒、元素化合价是解题关键，题目难度中等．
（2）取干燥后的FeCO3样品12.49g焙烧至600℃，质量变为8.00g，继续加热最终得到Fe 6.16g，分析样品为FeCO3和FeOOH，依据元素化合价可知铁元素化合价为二价和三价，加热焙烧600℃，质量变为8.00g，是分解生成了铁的氧化物、二氧化碳和水；根据铁元素化合价判断，氧化物中含有亚铁离子和铁离子，氧化物为FeO与Fe2O3或FeO与Fe3O4或FeO、Fe2O3、Fe3O4；
设样品中FeCO3：物质的量为x；FeOOH物质的量为y；
依据铁元素守恒得到：x+y=
；116x+89y=12.49计算得到x=0.1mol；y=0.01mol；
得到质量为：FeCO3：11.6 g，FeOOH：0.89 g，
故答案为：FeO与Fe2O3或FeO与Fe3O4或FeO、Fe2O3、Fe3O4；FeCO3：11.6 g，FeOOH：0.89 g；
（3）若将28.12g还原铁粉（含少量FexC）在氧气流中加热，得到标准状况下的CO2224mL，物质的量为0.01mol，则FexC物质的量为0.01mol；将相同质量的还原铁粉与足量硫酸反应，得到标准状况下的H2 10.752L，物质的量为0.48mol，消耗铁物质的量依据反应方程式计算：Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑；铁的质量=0.48mol×56g/mol=26.88g；依据元素守恒可知FexC中 碳元素物质的量为0.01mol，FexC的质量=28.12g-26.88g=1.24g；物质的量为0.01mol，则摩尔质量=
=124g/mol，依据化学式FexC计算得到x=2，所以化学式为Fe2C，故答案为：Fe2C．
分析：（1）FeCO3?nH2O被空气氧化为FeOOH，依据氧化还原反应电子守恒和原子守恒配平书写；
（2）依据样品中含有FeCO3和FeOOH，标注铁元素化合价可知为三价铁元素和二价铁元素，受热分解生成铁元素的氧化物，氧化物中含有二价铁和三价铁，依据氧化物为氧化亚铁、氧化铁、四氧化三铁分析判断；依据铁元素守恒和质量关系计算；
（3）依据铁元素守恒结合还原铁粉含少量FexC，在氧气流中加热，依据生成二氧化碳，计算碳元素物质的量得到FexC物质的量；依据还原性铁粉和硫酸反应生成的氢气物质的量计算得到铁物质的量，依据还原性铁粉混合物质量计算得到FexC的质量，结合计算出的物质的量计算x值．
点评：本题考查了铁及其化合物性质的分析判断和反应产物的计算判断，元素守恒、元素化合价是解题关键，题目难度中等．
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