Question

以富含硫酸亞鐵的工業(yè)廢液為原料生產(chǎn)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(jié)晶出FeSO₄·7H₂O。
Ⅱ.將FeSO₄·7H₂O配制成溶液。
Ⅲ.FeSO₄溶液與稍過(guò)量的NH₄HCO₃溶液混合，得到含F(xiàn)eCO₃的濁液。
Ⅳ.將濁液過(guò)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(huì)分解。
⑴Ⅰ中，加足量的鐵屑除去廢液中的Fe^3＋，該反應(yīng)的離子方程式是         。
⑵Ⅱ中，需加一定量酸，該酸最好是             。運(yùn)用化學(xué)平衡原理以及離子方程式簡(jiǎn)述該酸的作用                                                 。
⑶Ⅲ中，生成FeCO₃的離子方程式是                                    。若FeCO₃濁液長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣中，會(huì)有部分固體表面變?yōu)榧t褐色，該變化的化學(xué)方程式是                          。
(4)Ⅳ中，通過(guò)檢驗(yàn)SO₄^2-來(lái)判斷沉淀是否洗滌干凈，檢驗(yàn)SO₄^2-的操作是          
(5)已知煅燒FeCO₃的化學(xué)方程式是4FeCO₃＋O₂ =2Fe₂O₃＋4CO₂�，F(xiàn)煅燒464.0 kg的FeCO₃，得到316.8 kg產(chǎn)品。若產(chǎn)品中雜質(zhì)只有FeO，則該產(chǎn)品中Fe₂O₃的質(zhì)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(yīng)方向移動(dòng)，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(wú)白色沉淀產(chǎn)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(yīng)生成亞鐵離子，反應(yīng)的離子方程式是Fe+2Fe³⁺＝3Fe²⁺。
（2）由于不能引入雜質(zhì)，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(yīng)Fe^2＋＋2H₂OFe(OH)₂＋2H^＋的平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，從而抑制Fe^2＋的水解。
（3）FeSO₄溶液與稍過(guò)量的NH₄HCO₃溶液混合，亞鐵離子和碳酸氫根離子水解相互促進(jìn)生成碳酸亞鐵和二氧化碳，反應(yīng)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(jià)鐵，所以FeCO₃濁液長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣中，會(huì)有部分固體表面變?yōu)榧t褐色，反應(yīng)的化學(xué)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(yīng)生成不溶于硝酸的白色沉淀，因此檢驗(yàn)硫酸根是否存在可以驗(yàn)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(wú)白色沉淀產(chǎn)生，則沉淀洗滌干凈。
（5）假設(shè)Fe₂O₃物質(zhì)的量為x mol，F(xiàn)eO的物質(zhì)的量為y mol，則160x＋72y＝316800、（2x＋y）×116＝464000，解得x＝1800mol，所以產(chǎn)品中Fe₂O₃的質(zhì)量160g/mol×1800mol＝288000g＝288kg。
考點(diǎn)：考查鐵及其化合物的性質(zhì)；水解平衡的應(yīng)用；SO₄^2－的檢驗(yàn)；物質(zhì)含量的有關(guān)計(jì)算等