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在熱水中會分解。
⑴Ⅰ中，加足量的鐵屑除去廢液中的Fe^3＋，該反應的離子方程式是         。
⑵Ⅱ中，需加一定量酸，該酸最好是             。運用化學平衡原理以及離子方程式簡述該酸的作用                                                 。
⑶Ⅲ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SO₄^2-來判斷沉淀是否洗滌干凈，檢驗SO₄^2-的操作是          
(5)已知煅燒FeCO₃的化學方程式是4FeCO₃＋O₂ =2Fe₂O₃＋4CO₂�，F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。

Answer 1

（15分）⑴  Fe＋2Fe^3＋＝3Fe^2＋（2分）
⑵ 硫酸（2分）  加入硫酸，H^＋濃度增大，使Fe^2＋＋2H₂OFe(OH)₂＋2H^＋的平衡向逆反應方向移動，從而抑制Fe^2＋的水解（2分）
⑶Fe^2＋＋2HCO₃^-==FeCO₃↓＋CO₂↑＋H₂O（2分）；4FeCO₃＋6H₂O＋O₂==4Fe(OH)₃＋4CO₂（2分）
⑷取少量洗滌后的溶液放入試管中，滴加酸化的BaCl₂溶液，若無白色沉淀產生，則沉淀洗滌干凈(2分) 
⑸288.0 (3分）

解析試題分析：（1）Fe可以和鐵離子反應生成亞鐵離子，反應的離子方程式是Fe+2Fe³⁺＝3Fe²⁺。
（2）由于不能引入雜質，所以加入的酸最好是硫酸。由于亞鐵離子在溶液中存在水解平衡，加入硫酸，H^＋濃度增大，使反應Fe^2＋＋2H₂OFe(OH)₂＋2H^＋的平衡向逆反應方向移動，從而抑制Fe^2＋的水解。
（3）FeSO₄溶液與稍過量的NH₄HCO₃溶液混合，亞鐵離子和碳酸氫根離子水解相互促進生成碳酸亞鐵和二氧化碳，反應的離子方程式是Fe^2＋＋2HCO₃^-==FeCO₃↓＋CO₂↑＋H₂O；生成的碳酸亞鐵中，亞鐵離子易被氧氣氧化為三價鐵，所以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，反應的化學方程式是4FeCO₃＋6H₂O＋O₂==4Fe(OH)₃＋4CO₂。
（4）硫酸根離子可以和鋇離子反應生成不溶于硝酸的白色沉淀，因此檢驗硫酸根是否存在可以驗證沉淀是否洗凈，具體操作是取少量洗滌后的溶液放入試管中，滴加酸化的BaCl₂溶液，若無白色沉淀產生，則沉淀洗滌干凈。
（5）假設Fe₂O₃物質的量為x mol，FeO的物質的量為y mol，則160x＋72y＝316800、（2x＋y）×116＝464000，解得x＝1800mol，所以產品中Fe₂O₃的質量160g/mol×1800mol＝288000g＝288kg。
考點：考查鐵及其化合物的性質；水解平衡的應用；SO₄^2－的檢驗；物質含量的有關計算等