Question

2．氧化鐵俗稱鐵紅，可用于水泥制件、橡膠制品、塑料制品的著色，在工業(yè)上有廣泛的用途，某工廠采用生產(chǎn)鈦白粉的下腳料（含大量FeSO₄的廢液）為原料來制備氧化鐵，如圖所示．

已知煅燒過程中的化學(xué)反應(yīng)方程式為：FeCO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$FeO+CO₂↑，4FeO+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃．
（1）向下腳料廢液中加入鐵皮的作用是（用有關(guān)的離子方程式表示）2Fe³⁺+Fe→3Fe²⁺．
（2）加入20%H₂SO₄的作用是抑制FeSO₄水解．
（3）濃縮結(jié)晶后得到的晶體是FeSO₄•7H₂O（填化學(xué)式），A中所含的離子除H⁺、OH^-、NH₄⁺外，還含有大量的SO₄^2-，檢驗該離子的方法是加鹽酸酸化的BaCl₂溶液，如有白色沉淀生成，表示溶液中含有SO₄^2-．
（4）寫出步驟“合成”中發(fā)生的化學(xué)變化（用化學(xué)方程式表示）FeSO₄+2NH₄HCO₃→FeCO₃↓+（NH₄）₂SO₄+CO₂↑+H₂O．

Answer 1

分析 下腳料中含有硫酸亞鐵，向稀硫酸、鐵片發(fā)生反應(yīng)生成硫酸亞鐵，且稀硫酸能抑制硫酸亞鐵水解，然后向溶液中加入絮凝劑和水，得到吸附雜質(zhì)的絮凝劑，然后過濾得到濾液，濃縮結(jié)晶濾液，得到FeSO₄•7H₂O，然后向溶液中加入碳酸氫銨，發(fā)生的反應(yīng)為FeSO₄+2NH₄HCO₃=FeCO₃↓+（ NH₄）₂ SO₄+CO₂↑+H₂O，然后洗滌過濾得到A，濾液A為（NH₄）₂ SO₄，碳酸鐵煅燒生成三氧化二鐵．
（1）鐵皮可將三價鐵轉(zhuǎn)化為二價鐵；
（2）硫酸亞鐵為強酸弱堿鹽，水解顯酸性；
（3）濃縮結(jié)晶濾液，得到FeSO₄•7H₂O；加鹽酸酸化的BaCl₂溶液可檢驗SO₄^2-；
（4）硫酸亞鐵與碳酸氫銨反應(yīng)生成碳酸鐵、硫酸銨和二氧化碳、水．

解答 解：下腳料中含有硫酸亞鐵，向稀硫酸、鐵片發(fā)生反應(yīng)生成硫酸亞鐵，且稀硫酸能抑制硫酸亞鐵水解，然后向溶液中加入絮凝劑和水，得到吸附雜質(zhì)的絮凝劑，然后過濾得到濾液，濃縮結(jié)晶濾液，得到FeSO₄•7H₂O，然后向溶液中加入碳酸氫銨，發(fā)生的反應(yīng)為FeSO₄+2NH₄HCO₃=FeCO₃↓+（ NH₄）₂ SO₄+CO₂↑+H₂O，然后洗滌過濾得到A，濾液A為（NH₄）₂ SO₄，碳酸鐵煅燒生成三氧化二鐵．
（1）鐵皮可將三價鐵轉(zhuǎn)化為二價鐵，離子方程式2Fe³⁺+Fe→3Fe²⁺，故答案為：2Fe³⁺+Fe→3Fe²⁺；
（2）硫酸亞鐵為強酸弱堿鹽，水解顯酸性，所以要保存硫酸亞鐵不變質(zhì)，應(yīng)加入硫酸和鐵，硫酸作用Fe²⁺抑制的水解，鐵皮的作用防止Fe³⁺的氧化，故答案為：抑制FeSO₄水解；
（3）濃縮結(jié)晶濾液，得到FeSO₄•7H₂O，濾液A為（NH₄）₂ SO₄，加鹽酸酸化的BaCl₂溶液，如有白色沉淀生成，表示溶液中含有SO₄^2-，故答案為：FeSO₄•7H₂O；SO₄^2-；加鹽酸酸化的BaCl₂溶液，如有白色沉淀生成，表示溶液中含有SO₄^2-；
（4）硫酸亞鐵與碳酸氫銨反應(yīng)生成碳酸鐵、硫酸銨和二氧化碳、水，化學(xué)方程式：FeSO₄+2NH₄HCO₃→FeCO₃↓+（ NH₄）₂ SO₄+CO₂↑+H₂O；
故答案為：FeSO₄+2NH₄HCO₃→FeCO₃↓+（ NH₄）₂ SO₄+CO₂↑+H₂O．

點評 本題通過氧化鐵的制備為載體考查了化學(xué)方程式的書寫、離子濃度大小比較、鹽類水解的應(yīng)用，題目難度中等．