Question

【題目】鐵及其化合物在日常生產生活中用途廣泛，利用FeSO4制備還原鐵粉的工業流程如下：

實驗室中可用FeSO4（用鐵粉和稀硫酸反應制得）和NH4HCO3在如下裝置模擬上述流程中的“轉化”環節。

（1）裝置A的名稱是________，裝置B中盛放的藥品是________，NH4HCO3盛放在裝置________中。

（2）實驗過程中，欲將生成的FeSO4溶液和NH4HCO3溶液混合，操作方法是______________，

發生主要反應的離子方程式為_________。FeSO4溶液要現用現配制的原因是_______，檢驗久置的FeSO4是否變質的方法是_________________。

（3）干燥過程的主要目的是脫去游離水，該過程中會有少量FeCO3在空氣中被氧化為FeOOH，該反應的化學方程式為________，取干燥后的FeCO3樣品12.49 g，與炭混合后焙燒，最終得到還原鐵粉6.16 g，計算樣品中雜質FeOOH的質量：________ g。

Answer 1

【答案】分液漏斗 鐵粉 C （待D處的氫氣純凈后）關閉活塞3，打開活塞2 Fe2＋＋2 HCO3 =FeCO3↓＋CO2↑＋H2O（或Fe2＋＋HCO3 =FeCO3↓＋H＋、HCO3＋H＋=CO2↑＋H2O） 亞鐵離子易被氧化 取樣品配成溶液，取少量溶液于試管中，再向試管中加入KSCN溶液，觀察是否顯血紅色 4FeCO3＋O2＋2H2O=4FeOOH＋4CO2 0.89

【解析】

根據裝置圖，可知關閉活塞2、打開活塞3，B中鐵粉與稀硫酸反應生成硫酸亞鐵和氫氣，生成的氫氣把C中空氣排出，再關閉活塞3、打開活塞2，產生的氫氣把硫酸亞鐵壓入C中與碳酸氫銨反應。

根據以上分析，（1）裝置A是分液漏斗，盛放稀硫酸，裝置B中盛放鐵粉，稀硫酸與鐵粉反應生成H2和FeSO4。裝置C中盛放NH4HCO3。

（2）檢驗D處氫氣已純凈時，表明裝置中空氣已排盡，關閉活塞3，打開活塞2，在氫氣作用下將FeSO4溶液壓入C中發生反應。碳酸氫銨和硫酸亞鐵 在C中反應生成碳酸亞鐵，同時放出二氧化碳，反應的離子方程式是Fe2＋＋2HCO3 =FeCO3↓＋CO2↑＋H2O ；FeSO4具有還原性，易被O2氧化，故FeSO4溶液要現用現配。若FeSO4變質，則溶液中有Fe3＋生成，Fe3＋遇KSCN溶液顯紅色，所以用KSCN溶液檢驗久置的FeSO4是否變質。

（3）FeCO3、H2O、O2反應生成FeOOH和CO2，反應方程式是4FeCO3＋O2＋2H2O=4FeOOH＋4CO2。設干燥后的FeCO3樣品中FeCO3、FeOOH的物質的量分別為xmol、ymol，則xmol×116 g·mol－1＋ymol×89 g·mol－1＝12.49g，56 g·mol－1×（x＋y）＝6.16 g，解得：x＝0.1 mol，y＝0.01 mol。故m（FeOOH）＝0.89 g。