Question

（2009?北京）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：NH₄HC0₃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

Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺

．
（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

加入硫酸，氫離子濃度增大，使得水解平衡Fe²⁺+2H₂O?Fe（OH）₂+2H⁺逆向移動，從而抑制硫酸亞鐵的水解

．
（3）Ⅲ中，生成FeCO₃的離子方程式是

Fe²⁺+2HCO₃^-=FeCO₃↓+CO₂↑+H₂O

．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

4FeCO₃+O₂+6H₂O=4CO₂↑+4Fe（OH）₃

．
（4）IV中，通過檢驗SO₄^2-來判斷沉淀是否洗滌干凈．檢驗SO₄²的操作是

取少量洗滌后的試液放入試管中，滴加酸化的氯化鋇溶液，若無白色沉淀生成，則沉淀洗滌干凈

．
（5）已知煅燒FeCO₃的化學方程式是4FeCO₃+O₂ 

高溫  .

2Fe₂O₃+4CO₂．現煅燒464.0kg的FeCO₃，得到316.8kg產品．若產品中雜質只有FeO，則該產品中Fe₂O₃的質量是

288.0

Kg．（摩爾質量/g?mol^-1：FeC0₃ 116   Fe₂0₃ 160   Fe0 72）

Answer 1

分析：（1）Fe可以和三價鐵反應生成亞鐵離子；
（2）FeSO₄?7H₂O配制成溶液的過程中，亞鐵離子易水解，根據平衡移動原理來分析；
（3）亞鐵離子和碳酸氫根離子相互促進水解生成碳酸亞鐵和二氧化碳，亞鐵離子易被氧氣氧化為三價鐵；
（4）根據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來檢驗硫酸根離子；
（5）根據含鐵元素物質的質量關系來計算．

解答：解：（1）Fe可以和三價鐵反應生成亞鐵離子，即Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，故答案為：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺；
（2）FeSO₄?7H₂O配制成溶液的過程中，亞鐵離子易水解，Fe²⁺+2H₂O?Fe（OH）₂+2H⁺，加入硫酸配制可以使得化學平衡逆向移動，抑制水解，故答案為：入硫酸，氫離子濃度增大，使得水解平衡Fe²⁺+2H₂O?Fe（OH）₂+2H⁺逆向移動，從而抑制硫酸亞鐵的水解；
（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雙水解生成碳酸亞鐵和二氧化碳，即Fe²⁺+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，即4FeCO₃+O₂+6H₂O=4CO₂↑+4Fe（OH）₃，故答案為：Fe²⁺+2HCO₃^-=FeCO₃↓+CO₂↑+H₂O；4FeCO₃+O₂+6H₂O=4CO₂↑+4Fe（OH）₃；
（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，檢驗硫酸根是否存在可以驗證沉淀是否洗凈，具體做法是：少量洗滌后的試液放入試管中，滴加酸化的氯化鋇溶液，若無白色沉淀生成，則沉淀洗滌干凈，故答案為：取少量洗滌后的試液放入試管中，滴加酸化的氯化鋇溶液，若無白色沉淀生成，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，那么滿足：160x+72y=316800；（2x+y）×116=464000，解得x=1800mol，所以產物中Fe₂O₃的質量160g/mol×1800mol=288000g=288kg，
故答案為：288.0kg．

點評：本題考查學生鐵元素的不同價態之間的轉化，可以根據所學知識進行回答，難度較大．