Question

（2012?广州一模）绿矾（FeSO₄?7H₂O）的一种综合利用工艺如下：

（1）绿矾与NH₄HCO₃在溶液中按物质的量之比1：2反应，有CO₂生成，反应的离子方程式为

Fe²⁺+2HCO₃^-=CO₂↑+FeCO₃↓+H₂O

．
（2）隔绝空气进行“焙烧”，铁元素的转化途径是FeCO₃  

分解

  FeO  

还原

 Fe，实际作还原剂的是CO．写出“焙烧”过程中各步反应的化学方程式

FeCO₃

△   .

FeO+CO₂↑；C+CO₂

△   .

2CO；CO+FeO

△   .

Fe+CO₂

．
（3）“除杂”步骤为：向母液中通入含臭氧的空气、调节pH、过滤，除去的杂质离子是

Fe²⁺

．
（4）母液“除杂”后，欲得到（NH₄）₂SO₄粗产品，操作步骤依次为真空蒸发浓缩、冷却结晶、

过滤

．浓缩时若温度过高，产品中将混有NH₄HSO₄，运用化学平衡移动原理解释其原因

NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺，温度过高一水合氨分解氨气挥发，平衡正向进行，酸性增强生成硫酸氢铵

．
（5）绿矾的另一种综合利用方法是：绿矾脱水后在有氧条件下焙烧，FeSO₄转化为Fe₂O₃和硫的氧化物．分析下表实验数据，为了提高SO₃的含量，可采取的措施是

增大空气通入量

．

空气通入量/L?s-1	温度/℃	SO2含量/%	SO3含量/%
0.02	850	45.4	54.6
0.06	850	30.5	69.5
0.10	850	11.1	88.9
0.10	810	11.1	88.9
0.10	890	11.2	88.8

Answer 1

分析：（1）依据流程图分析，绿矾加入碳酸氢铵得到碳酸亚铁，同时生成二氧化碳，结合碳酸亚铁溶解性小于氢氧化亚铁，离子方程式遵循原子守恒、电荷守恒写出；
（2）铁元素的转化途径是FeCO₃

分解

FeO

还原

Fe，还原剂是加入的煤生成的一氧化碳，转化关系中碳酸亚铁隔绝空气受热分解生成氧化亚铁和 二氧化碳，二氧化碳和碳反应生成还原剂一氧化碳；一氧化碳还原氧化亚铁为金属铁；
（3）绿矾溶解和碳酸氢铵反应后的滤液中含有亚铁离子；
（4）依据母液“除杂”后，欲得到（NH₄）₂SO₄粗产品可知结晶析出的晶体需要通过过滤方法得到固体，铵根离子水解是吸热反应，升高温度平衡向铵根离子水解方向进行，温度较高氨气放出促进平衡正向进行，溶液酸性增强；
（5）依据图表数据分析，温度变化对三氧化硫含量影响不大，通入空气增多增大二氧化硫转化率，三氧化硫含量增大．

解答：解：（1）流程图分析，绿矾与NH₄HCO₃在溶液中按物质的量之比1：2反应，有CO₂生成，绿矾加入碳酸氢铵得到碳酸亚铁，同时生成二氧化碳，依据原子守恒电荷守恒写出离子方程式为：
Fe²⁺+2HCO₃^-=CO₂↑+FeCO₃↓+H₂O，
故答案为：Fe²⁺+2HCO₃^-=CO₂↑+FeCO₃↓+H₂O；
（2）铁元素的转化途径是FeCO₃

分解

FeO

还原

Fe，还原剂是加入的煤生成的一氧化碳，转化关系中碳酸亚铁隔绝空气受热分解生成氧化亚铁和 二氧化碳，二氧化碳和碳反应生成还原剂一氧化碳；一氧化碳还原氧化亚铁为金属铁；反应的化学方程式为：FeCO₃

△   .

FeO+CO₂↑、C+CO₂

△   .

2CO、CO+FeO

△   .

Fe+CO₂，
故答案为：FeCO₃

△   .

FeO+CO₂↑、C+CO₂

△   .

2CO、CO+FeO

△   .

Fe+CO₂；
（3）绿矾溶解和碳酸氢铵反应后的滤液中含有亚铁离子；向母液中通入含臭氧的空气氧化亚铁离子为铁离子、调节pH铁离子全部沉淀、过滤，除去的杂质离子是Fe²⁺，
故答案为：Fe²⁺；
（4）母液“除杂”后，得到（NH₄）₂SO₄粗产品，可知结晶析出的晶体需要通过过滤方法得到固体，铵根离子水解是吸热反应，升高温度平衡向吸热反应方向进行，即向铵根离子水解方向进行，温度较高氨气放出促进平衡正向进行，溶液酸性增强生成硫酸氢铵，
故答案为：过滤；NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺，温度过高一水合氨分解氨气挥发，平衡正向进行，酸性增强生成硫酸氢铵；
（5）依据图表数据分析改变温度对三氧化硫的量影响不大，改变空气的量会提高二氧化硫的转化率得到三氧化硫增多，故答案为：增大空气通入量．

点评：本题考查了物质制备的流程分析判断，铁元素及其化合物性质的应用，分离混合物的实验操作和方法应用，平衡影响因素的分析判断，题目难度中等．