Question

以富含硫酸亞鐵的工業廢液為原料生產氧化鐵的工藝如下（部分操作和條件略）：

Ⅰ.從廢液中提純并結晶出FeSO₄·7H₂O。

Ⅱ.將FeSO₄·7H₂O配制成溶液。

Ⅲ.FeSO₄溶液與稍過量的NH₄HCO₃溶液混合，得到含FeCO₃的濁液。

Ⅳ.將濁液過濾，用90℃熱水洗滌沉淀，干燥后得到FeCO₃固體。

Ⅴ.煅燒FeCO₃，得到Fe₂O₃固體。

已知：NH₄HCO₃在熱水中分解。

（1）Ⅰ中，加足量的鐵屑除去廢液中的Fe³⁺，該反應的離子方程式是_________________。

（2）Ⅱ中，需加一定量硫酸。運用化學平衡原理簡述硫酸的作用_____________。

（3）Ⅲ中，生成FeCO₃的離子方程式是_____________。若FeCO₃濁液長時間暴露在空氣中，會有部分固體表面變為紅褐色，該變化的化學方程式是_____________。

（4）Ⅳ中，通過檢驗來判斷沉淀是否洗滌干凈。檢驗的操作是_____________。

（5）已知煅燒FeCO₃的化學方程式是4FeCO₃+O₂2Fe₂O₃+4CO₂。現煅燒464.0 kg的FeCO₃,得到316.8 kg產品。若產品中雜質只有FeO，則該產品中Fe₂O₃的質量是_________ kg。（摩爾質量/g·mol^-1:FeCO₃ 116 Fe₂O₃ 160 FeO 72）

Answer 1

（1）Fe+2Fe³⁺====2Fe²⁺

(2)加入硫酸，H⁺濃度增大，使Fe²⁺+2H₂OFe(OH)₂+2H⁺的平衡向逆反應方向移動，從而抑制FeSO₄的水解

（3）Fe²⁺+====FeCO₃↓+H⁺

4FeCO₃+6H₂O+O₂====4Fe（OH）₃↓+4CO₂

(4)取少量洗滌后的濾液放入試管中，滴加酸化的BaCl₂溶液，若無白色沉淀產生，則沉淀洗滌干凈

（5）288.0

解析：本題綜合考查Fe的相關性質、離子方程式的書寫、化學方程式的書寫、水解規律的運用、離子檢驗及化學計算等無機基礎。

（2）FeSO₄+2H₂OFe(OH)₂+H₂SO₄,加入H₂SO₄，平衡逆移，抑制水解。

（3）“紅褐色”提示生成Fe(OH)₃。

（4）檢驗：說明步驟，指明試劑、現象、結論。

（5）設產品中FeO、Fe₂O₃物質的量分別為a mol、b mol。

  求得:b=1.8 mol

m(Fe₂O₃)=1.8 mol×160 g·mol^-1=288.0 g。