Question

19．铁的化合物有广泛用途，如碳酸亚铁（FeCO₃）可作为补血剂，铁红（Fe₂O₃）可作为颜料．利用某硫酸厂产生的烧渣（主要含Fe₂O₃、FeO，还有一定量的SiO₂）制备的流程如下：

（1）“酸溶”时加快反应速率的方法有加热、增加硫酸的浓度、将烧渣粉碎、搅拌等．（写出一种）
（2）①“还原”时，FeS₂与H₂SO₄不反应，Fe³⁺通过两个反应被还原，其中一个反应如下：
FeS₂+14Fe³⁺+8H₂O=15Fe²⁺+2SO₄^2-+16H⁺，则另一个反应的离子方程式为FeS₂+2Fe³⁺+=3Fe²⁺+2S↓．
②加入FeS₂还原后，检验Fe³⁺是否反应完全的方法是取少量溶液，滴入几滴KSCN溶液，若溶液变为血红色，说明其中含有Fe³⁺，反应，未反应完全．
（3）①“沉淀”时，需要控制温度在35℃以下，其可能原因是防止碳酸铵分解，减小亚铁离子的水解程度．
②所得FeCO₃需充分洗涤，检验沉淀已洗净的方法是取少许最后一次洗涤液于试管中，滴加稀盐酸，无明显现象，再滴加BaCl₂溶液，若无白色沉淀生成，则表明已洗涤干净，反之，则说明没洗涤干净．
（4）FeCO₃浊液长时间暴露在空气中，会有部分固体表面变为红褐色，同时释放出CO₂，则与FeCO₃反应的物质为O₂、H₂O（填化学式）．
（5）写出在空气中煅烧FeCO₃制备高纯氧化铁的化学方程式：4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂．
FeCO₃在空气中煅烧生成Fe₂O₃时，也会生成FeO．现煅烧23.2kg的FeCO₃，得到Fe₂O₃和FeO的混合物15.84kg．则Fe₂O₃的质量为14.4kg．

Answer 1

分析 烧渣（主要含Fe₂O₃、FeO，还有一定量的SiO₂）用硫酸浸取，过滤后滤液中含有硫酸铁、硫酸亚铁、未反应的硫酸，滤渣为二氧化硅，用二硫化亚铁矿还原Fe³⁺后过滤，得滤液中含有硫酸亚铁，向滤液中加入碳酸铵，过滤得碳酸亚铁，滤液中含有硫酸铵、碳酸铵．
（1）为了加快固体溶解，通常可以通过固体粉碎、搅拌及升温等措施；
（2）①Fe³⁺被FeS₂还原，FeS₂被氧化，氧化产物可能为S或SO₄^2-，据此结合电子守恒、电荷守恒及原子守恒书写另外一个离子方程式；
②检验Fe³⁺常用KSCN溶液，看溶液是否呈血红色；
（3）①碳酸铵是不稳定的盐，受热易分解；
②碳酸亚铁表面会附着硫酸铵，检验最后一次洗涤液中是否含有硫酸根离子判断洗涤是否干净；“沉淀”时，pH过高时溶液中的亚铁离子会转化氢氧化亚铁沉淀，进而生成氢氧化铁；
（4）根据实验现象来分析解答；
（5）在空气中煅烧FeCO₃，生成氧化铁和二氧化碳．

解答 解：烧渣（主要含Fe₂O₃、FeO，还有一定量的SiO₂）用硫酸浸取，过滤后滤液中含有硫酸铁、硫酸亚铁、未反应的硫酸，滤渣为二氧化硅，用二硫化亚铁矿还原Fe³⁺后过滤，得滤液中含有硫酸亚铁，向滤液中加入碳酸铵，过滤得碳酸亚铁，滤液中含有硫酸铵、碳酸铵；
（1）可以通过加热、增加硫酸的浓度、固体粉碎及搅拌等措施提高酸浸时反应速率，故答案为：加热、增加硫酸的浓度、将烧渣粉碎、搅拌等；
（2）①Fe³⁺被FeS₂还原成Fe²⁺，发生反应的离子方程式包括：FeS₂+14Fe³⁺+8H₂O=15Fe²⁺+2SO₄^2-+16H⁺、FeS₂+2Fe³⁺+=3Fe²⁺+2S↓，故答案为：FeS₂+2Fe³⁺+=3Fe²⁺+2S↓；
②Fe³⁺与KSCN溶液反应呈血红色，检验Fe³⁺是否反应完全可选择KSCN溶液，具体方法是取少量溶液，滴入几滴KSCN溶液，若溶液变为血红色，说明其中含有Fe³⁺，反应，未反应完全；故答案为：取少量溶液，滴入几滴KSCN溶液，若溶液变为血红色，说明其中含有Fe³⁺，反应，未反应完全；
（3）①温度过高，碳酸铵易分解，沉淀不完全，
故答案为：防止碳酸铵分解，减小亚铁离子的水解程度；
②碳酸亚铁表面会附着硫酸铵，所以检验FeCO₃是否洗净，可以检验洗涤滤液中是否有硫酸根离子，具体方法为：取少许最后一次洗涤液于试管中，滴加稀盐酸，无明显现象，再滴加BaCl₂溶液，若无白色沉淀生成，则表明已洗涤干净，反之，则说明没洗涤干净，
故答案为：取少许最后一次洗涤液于试管中，滴加稀盐酸，无明显现象，再滴加BaCl₂溶液，若无白色沉淀生成，则表明已洗涤干净，反之，则说明没洗涤干净；
（4）红褐色固体是Fe（OH）₃，FeCO₃、H₂O和O₂反应生成Fe（OH）₃和CO₂，故答案为：O₂、H₂O；
（5）在空气中煅烧FeCO₃制备高纯氧化铁的化学方程式为4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂，设Fe₂O₃的质量为x，根据化学反应前后铁元素质量不变可得：$\frac{112}{160}$×100%×x+$\frac{56}{72}$×100%×（15.84 kg-x）=$\frac{56}{116}$×100%×23.2 kg，解答x=14.4 kg，
故答案为：4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂；14.4．

点评 本题属于信息题的考查，考查了铁及其化合物的性质，主要通过发生流程知道反应物和生成物进行相关问题的分析，涉及实验的基本操作、离子的检验及化学计算，能够考查学生的知识分析能力，属基础考查，难度不大．