Question

15．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处FeSO₄•7H₂O．
Ⅱ．将FeSO₄溶液与稍过量的NH₄HCO₃溶液混合，得到含FeCO₃的浊液
Ⅲ．将浊液过滤，用90°C热水洗涤沉淀，干燥后得到FeCO₃固体
Ⅳ．煅烧FeCO₃，得到Fe₂O₃固体
已知：NH₄HCO在热水中分解
（1）I中，加足量的铁屑出去废液中的Fe³⁺，该反应的离子方程式是Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺
（2）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．
（3）Ⅵ中，通过检验SO${\;}_{4}^{2-}$来判断沉淀是否洗涤干净．检验SO${\;}_{4}^{2-}$操作是取少量洗涤后的试液放入试管中，滴加酸化的氯化钡溶液，若无白色沉淀生成，则沉淀洗涤干净
（4）已知煅烧FeCO₃的化学方程式是FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂，现煅烧464.0kg的FeCO₃，得到316.8kg产品，若产品中杂质只有FeO，则该产品中Fe₂CO₃的质量是288.0kg（摩尔质量/g•mol^-1：FeCO₃-116  Fe₂CO₃-160   F_EO-72）

Answer 1

分析 （1）Fe可以和三价铁反应生成亚铁离子；
（2）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；
（3）根据硫酸根离子可以和钡离子反应生成不溶于硝酸的白色沉淀来检验硫酸根离子；
（4）根据含铁元素物质的质量关系来计算．

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；
（3）硫酸根离子可以和钡离子反应生成不溶于硝酸的白色沉淀，检验硫酸根是否存在可以验证沉淀是否洗净，具体做法是：少量洗涤后的试液放入试管中，滴加酸化的氯化钡溶液，若无白色沉淀生成，则沉淀洗涤干净，
故答案为：取少量洗涤后的试液放入试管中，滴加酸化的氯化钡溶液，若无白色沉淀生成，则沉淀洗涤干净；
（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=316800；（2x+y）×116=464000，解得x=1800mol，所以产物中Fe₂O₃的质量160g/mol×1800mol=288000g=288kg，
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，难度较大．