Question

8．还原铁粉是化工生产及实验室中常用的还原剂，工业上以绿矾为原料制备还原铁粉的工艺如图1：

回答下列问题：
（1）酸溶过程中硫酸的作用是抑制Fe²⁺水解．
（2）转化的目的是制得FeCO₃，加液时应将碳酸铵溶液加人到FeSO₄中，原因是防止生成氢氧化亚铁．
（3）转化过程中温度不超过35℃，原因是防止碳酸铵受热分解
（4）生成的FeCO₃沉淀需经充分洗涤，检验洗涤是否完全的方法是取少量最后一次洗涤液于试管，滴入盐酸酸化的BaCl₂溶液，若无白色沉淀产生，表明沉淀已洗涤干净．
（5）将FeCO₃浊液暴露在空气中，固体表面变为红褐色，同时释放CO₂，写出该反应的化学方程式4FeCO₃+6H₂O+O₂=4Fe（OH）₃+4CO₂．
（6）在焙烧过程中需加入CaCO₃进行脱硫处理．如图2为加CaCO₃和不加CaCO₃对还原铁粉产率的影响，据图分析CaCO₃的另一作用为分解产生CO₂与C反应生成还原剂CO．

Answer 1

分析 将绿矾溶于稀硫酸溶液，向其中滴加（NH₄）₂CO₃溶液，得到FeCO₃沉淀，静置，过滤，洗涤，干燥，再将FeCO₃与煤粉一起焙烧，FeCO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$FeO+CO₂，C+CO₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CO，CO+FeO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe+CO₂
最终制得还原铁粉：
（1）硫酸亚铁易水解而使其溶液呈酸性，酸能抑制亚铁离子水解；
（2）在碱性条件下，FeSO₄容易生成氢氧化亚铁；
（3）考虑碳酸铵受热易分解；
（4）生成的FeCO₃沉淀表面有硫酸根离子，检验洗涤液中是否含有硫酸根离子可判断沉淀是否洗涤干净；
（5）FeCO₃浊液暴露在空气中，固体表面变为红褐色，同时释放CO₂，说明与氧气生成了氢氧化铁和二氧化碳，根据质量守恒可得；
（6）高温下，碳酸钙分解生成二氧化碳，二氧化碳能被碳还原生成一氧化碳．

解答 解：（1）硫酸亚铁是强酸弱碱盐，易水解而使其溶液呈酸性，向溶液中加入酸能抑制亚铁离子水解，所以用稀硫酸代替水溶解绿矾；
故答案为：抑制Fe²⁺水解；
（2）碱性条件下，FeSO₄容易生成氢氧化亚铁，将碳酸铵溶液加人到FeSO₄中为了防止生成氢氧化亚铁；
故答案为：防止生成氢氧化亚铁；
（3）碳酸铵受热易分解，故转化过程中温度不超过35℃；
故答案为：防止碳酸铵受热分解；
（4）FeCO₃沉淀易吸收硫酸根离子，硫酸根离子能和钡离子反应生成白色沉淀，如果沉淀已经洗涤干净，则其洗涤液中不含硫酸根离子，其检验方法是：取少量最后一次洗涤液于试管，滴入盐酸酸化的BaCl₂溶液，若无白色沉淀产生，表明沉淀已洗涤干净；
故答案为：取少量最后一次洗涤液于试管，滴入盐酸酸化的BaCl₂溶液，若无白色沉淀产生，表明沉淀已洗涤干净；
（5）FeCO₃浊液暴露在空气中，固体表面变为红褐色为氢氧化铁，同时释放CO₂，反应的化学方程式为：4FeCO₃+6H₂O+O₂=4Fe（OH）₃+4CO₂；
故答案为：4FeCO₃+6H₂O+O₂=4Fe（OH）₃+4CO₂；
（6）高温下，碳酸钙分解生成二氧化碳，二氧化碳能被碳还原生成一氧化碳，所以加入碳酸钙能增加一氧化碳的含量，则还原铁粉的产率增大，
故答案为：分解产生CO₂与C反应生成还原剂CO．

点评 本题考查物质的制备，涉及物质的分离提纯、离子的检验、实验条件的控制等，题目难度中等，关键是明确制备原理及化学实验基本操作．