题目内容
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出FeSO4·7H2O。
Ⅱ.将FeSO4·7H2O配制成溶液。
Ⅲ.FeSO4溶液与稍过量的NH4HCO3溶液混合,得到含FeCO3的浊液。
Ⅳ.将浊液过滤,用90 ℃热水洗涤沉淀,干燥后得到FeCO3固体。
Ⅴ.煅烧FeCO3,得到Fe2O3固体。
已知:NH4HCO3在热水中会分解。
⑴Ⅰ中,加足量的铁屑除去废液中的Fe3+,该反应的离子方程式是 。
⑵Ⅱ中,需加一定量酸,该酸最好是 。运用化学平衡原理以及离子方程式简述该酸的作用 。
⑶Ⅲ中,生成FeCO3的离子方程式是 。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 。
(4)Ⅳ中,通过检验SO42-来判断沉淀是否洗涤干净,检验SO42-的操作是
(5)已知煅烧FeCO3的化学方程式是4FeCO3+O2 =2Fe2O3+4CO2。现煅烧464.0 kg的FeCO3,得到316.8 kg产品。若产品中杂质只有FeO,则该产品中Fe2O3的质量是 kg。
(15分)⑴ Fe+2Fe3+=3Fe2+(2分)
⑵ 硫酸(2分) 加入硫酸,H+浓度增大,使Fe2++2H2O
Fe(OH)2+2H+的平衡向逆反应方向移动,从而抑制Fe2+的水解(2分)
⑶Fe2++2HCO3-==FeCO3↓+CO2↑+H2O(2分);4FeCO3+6H2O+O2==4Fe(OH)3+4CO2(2分)
⑷取少量洗涤后的溶液放入试管中,滴加酸化的BaCl2溶液,若无白色沉淀产生,则沉淀洗涤干净(2分)
⑸288.0 (3分)
【解析】
试题分析:(1)Fe可以和铁离子反应生成亚铁离子,反应的离子方程式是Fe+2Fe3+=3Fe2+。
(2)由于不能引入杂质,所以加入的酸最好是硫酸。由于亚铁离子在溶液中存在水解平衡,加入硫酸,H+浓度增大,使反应Fe2++2H2O
Fe(OH)2+2H+的平衡向逆反应方向移动,从而抑制Fe2+的水解。
(3)FeSO4溶液与稍过量的NH4HCO3溶液混合,亚铁离子和碳酸氢根离子水解相互促进生成碳酸亚铁和二氧化碳,反应的离子方程式是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,所以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,反应的化学方程式是4FeCO3+6H2O+O2==4Fe(OH)3+4CO2。
(4)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,因此检验硫酸根是否存在可以验证沉淀是否洗净,具体操作是取少量洗涤后的溶液放入试管中,滴加酸化的BaCl2溶液,若无白色沉淀产生,则沉淀洗涤干净。
(5)假设Fe2O3物质的量为x mol,FeO的物质的量为y mol,则160x+72y=316800、(2x+y)×116=464000,解得x=1800mol,所以产品中Fe2O3的质量160g/mol×1800mol=288000g=288kg。
考点:考查铁及其化合物的性质;水解平衡的应用;SO42-的检验;物质含量的有关计算等