Question

12．以工業(yè)廢鐵屑（含有一些不溶于酸的雜質(zhì)）為原料生產(chǎn)硫酸鉀、過(guò)二硫酸銨和氧化鐵紅顏料，其主要流程如
圖：

（1）反應(yīng)I加入NH₄HCO₃的作用是除去過(guò)量的酸，還有一個(gè)作用是沉淀Fe²⁺；
（2）操作①名稱是過(guò)濾，檢驗(yàn)反應(yīng)Ⅱ溶液中陽(yáng)離子的方法是取少許溶液于試管中，加入濃氫氧化鈉溶液加熱，用濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙檢驗(yàn)，試紙變藍(lán)色證明生成了氨氣，原溶液中含銨根離子；
（3）工業(yè)生產(chǎn)上常在反應(yīng)Ⅲ的過(guò)程中加入一定量的醇類溶劑，其目的是降低K₂SO₄的溶解度，有利于K₂SO₄析出；
（4）己知FeCO₃的K_sp=2×10^-11，反應(yīng)I中Fe²⁺完全沉淀后，溶液中c（CO₃^2-）=2×10^-6mol/L；
（5）寫出FeCO₃在空氣中鍛燒的化學(xué)反應(yīng)方程式4FeCO₃ +O₂ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃ +4CO₂；
（6）NH₄Cl溶液顯酸性，其濃溶液可用于除去鐵銹，其原理是（用離子反應(yīng)方程式表示）NH₄⁺+H₂O?NH₄•H₂O+H⁺、Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O．

Answer 1

分析 廢鐵屑加入稀硫酸溶解過(guò)濾得到硫酸亞鐵溶液和不溶性雜質(zhì)，F(xiàn)eSO₄溶液中加入碳酸氫銨經(jīng)反應(yīng)Ⅰ可生成碳酸亞鐵固體和硫酸銨溶液，碳酸亞鐵固體經(jīng)洗滌、干燥，在空氣中灼燒時(shí)發(fā)生分解，且與空氣中的氧氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)，可生成鐵紅．反應(yīng)Ⅰ過(guò)濾后的溶液中含有硫酸銨、未反應(yīng)的碳酸氫銨，加入硫酸反應(yīng)后溶液中含有硫酸銨，反應(yīng)Ⅲ加入KCl利用溶解度不同，得到硫酸鉀與氯化銨，再進(jìn)行過(guò)濾分離，反應(yīng)Ⅳ在電解條件得到（NH₄）₂S₂O₈與氫氣，
（1）FeSO₄溶液中加入碳酸氫銨經(jīng)反應(yīng)Ⅰ可生成碳酸亞鐵固體和硫酸銨溶液；
（2）分析可知操作①是分離固體和溶液的操作；反應(yīng)Ⅱ溶液中陽(yáng)離子為銨根離子，檢驗(yàn)銨根離子失利用銨根離子和堿反應(yīng)生成的氨氣能使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)設(shè)計(jì)檢驗(yàn)；
（3）K₂SO₄易溶于水，但難溶于有機(jī)溶劑，要想使K₂SO₄析出需加入醇類溶劑，降低其溶解度；
（4）FeCO₃的K_sp=2×10^-11，反應(yīng)I中Fe²⁺完全沉淀后溶液中亞鐵離子濃度小于10^-5mol/L，據(jù)此計(jì)算；
（5）空氣中煅燒FeCO₃生成鐵紅，碳酸亞鐵和氧氣反應(yīng)生成氧化鐵和二氧化碳；
（6）NH₄Cl溶液因?yàn)樗�解原因呈酸性，氧化鐵溶于酸生成鐵離子和水．

解答 解：（1）FeSO₄溶液中加入碳酸氫銨經(jīng)反應(yīng)Ⅰ可生成碳酸亞鐵固體和硫酸銨溶液，同時(shí)生成二氧化碳?xì)怏w，加入NH₄HCO₃的作用是除去過(guò)量的酸，還有一個(gè)作用是沉淀亞鐵離子，故答案為：沉淀Fe²⁺；
（2）操作①是分離固體和溶液的操作；反應(yīng)Ⅱ溶液中陽(yáng)離子為銨根離子，檢驗(yàn)銨根離子失利用銨根離子和堿反應(yīng)生成的氨氣能使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)設(shè)計(jì)，取少許溶液于試管中，加入濃氫氧化鈉溶液加熱，用濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙檢驗(yàn)，試紙變藍(lán)色證明生成了氨氣，原溶液中含銨根離子，
故答案為：過(guò)濾；取少許溶液于試管中，加入濃氫氧化鈉溶液加熱，用濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙檢驗(yàn)，試紙變藍(lán)色證明生成了氨氣，原溶液中含銨根離子；
（3）由題目看出在Ⅲ反應(yīng)中生成的K₂SO₄為固體，而K₂SO₄在無(wú)機(jī)溶劑中溶解度是比較大的，要想使K₂SO₄析出只能降低其溶解度所以加入醇類溶劑目的降低K₂SO₄的溶解度，故答案為：降低K₂SO₄的溶解度，有利于K₂SO₄析出；
（4）反應(yīng)I中Fe²⁺完全沉淀后溶液中亞鐵離子濃度小于10^-5mol/L，F(xiàn)eCO₃的K_sp=c（Fe²⁺）c（CO₃^2-）=2×10^-11，得到溶液中c（CO₃^2-）=2×10^-6mol/L，
故答案為：2×10^-6mol/L；
（5）空氣中煅燒FeCO₃生成鐵紅，反應(yīng)的方程式為4FeCO₃ +O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃ +4CO₂，
故答案為：4FeCO₃ +O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃ +4CO₂；
（6）NH₄Cl水解使溶液呈酸性，反應(yīng)離子方程式為NH₄⁺+H₂O?NH₄•H₂O+H⁺；鐵銹（Fe₂O₃）在酸性條件下生成三價(jià)鐵離子，反應(yīng)離子方程式為Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O；
故答案為：NH₄⁺+H₂O?NH₄•H₂O+H⁺、Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的制備，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，為高考常�?jiàn)題型和高頻考點(diǎn)，注意把握實(shí)驗(yàn)的流程和制備原理，題目難度中等．