Question

（2011?扬州三模）还原铁粉是粉末冶金工业的重要原料，利用生产钛白的副产品绿矾制备还原铁粉的工业流程如下：

（1）干燥过程主要是为了脱去游离水和结晶水，过程中会有少量FeCO₃?nH₂O被空气氧化为FeOOH，其化学方程式为

4FeCO₃?nH₂O+O₂=4FeOOH+4CO₂↑+（4n-2）H₂O

．
（2）取干燥后的FeCO₃样品12.49g焙烧至600℃，质量变为8.00g，继续加热最终得到Fe 6.16g，则600℃产物的可能组成为

FeO与Fe₂O₃或FeO与Fe₃O₄或FeO、Fe₂O₃、Fe₃O₄

，计算FeCO₃样品中FeCO₃与FeOOH的质量

FeCO₃：11.6 g，FeOOH：0.89 g

．
（3）若将28.12g还原铁粉（含少量Fe_xC）在氧气流中加热，得到标准状况下的CO₂224mL；将相同质量的还原铁粉与足量硫酸反应，得到标准状况下的H₂ 10.752L，计算Fe_xC的化学式为

Fe₂C

．（假设还原铁粉仅含两种物质）

Answer 1

分析：（1）FeCO₃?nH₂O被空气氧化为FeOOH，依据氧化还原反应电子守恒和原子守恒配平书写；
（2）依据样品中含有FeCO₃和FeOOH，标注铁元素化合价可知为三价铁元素和二价铁元素，受热分解生成铁元素的氧化物，氧化物中含有二价铁和三价铁，依据氧化物为氧化亚铁、氧化铁、四氧化三铁分析判断；依据铁元素守恒和质量关系计算；
（3）依据铁元素守恒结合还原铁粉含少量Fe_xC，在氧气流中加热，依据生成二氧化碳，计算碳元素物质的量得到Fe_xC物质的量；依据还原性铁粉和硫酸反应生成的氢气物质的量计算得到铁物质的量，依据还原性铁粉混合物质量计算得到Fe_xC的质量，结合计算出的物质的量计算x值．

解答：解：（1）干燥过程主要是为了脱去游离水和结晶水，过程中会有少量FeCO₃?nH₂O被空气氧化为FeOOH，依据氧化还原反应的电子守恒和原子守恒，写出化学方程式为：4FeCO₃?nH₂O+O₂=4FeOOH+4CO₂↑+（4n-2）H₂O，故答案为：4FeCO₃?nH₂O+O₂=4FeOOH+4CO₂↑+（4n-2）H₂O；
（2）取干燥后的FeCO₃样品12.49g焙烧至600℃，质量变为8.00g，继续加热最终得到Fe 6.16g，分析样品为FeCO₃和FeOOH，依据元素化合价可知铁元素化合价为二价和三价，加热焙烧600℃，质量变为8.00g，是分解生成了铁的氧化物、二氧化碳和水；根据铁元素化合价判断，氧化物中含有亚铁离子和铁离子，氧化物为FeO与Fe₂O₃或FeO与Fe₃O₄或FeO、Fe₂O₃、Fe₃O₄；
设样品中FeCO₃：物质的量为x；FeOOH物质的量为y；
依据铁元素守恒得到：x+y=

6.16g

56g/mol

；116x+89y=12.49
计算得到x=0.1mol；y=0.01mol；
得到质量为：FeCO₃：11.6 g，FeOOH：0.89 g，
故答案为：FeO与Fe₂O₃或FeO与Fe₃O₄或FeO、Fe₂O₃、Fe₃O₄；FeCO₃：11.6 g，FeOOH：0.89 g；
（3）若将28.12g还原铁粉（含少量Fe_xC）在氧气流中加热，得到标准状况下的CO₂224mL，物质的量为0.01mol，则Fe_xC物质的量为0.01mol；将相同质量的还原铁粉与足量硫酸反应，得到标准状况下的H₂ 10.752L，物质的量为0.48mol，消耗铁物质的量依据反应方程式计算：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑；铁的质量=0.48mol×56g/mol=26.88g；依据元素守恒可知Fe_xC中 碳元素物质的量为0.01mol，Fe_xC的质量=28.12g-26.88g=1.24g；物质的量为0.01mol，则摩尔质量=

1.24g

0.01mol

=124g/mol，
依据化学式Fe_xC计算得到x=2，所以化学式为Fe₂C，故答案为：Fe₂C．

点评：本题考查了铁及其化合物性质的分析判断和反应产物的计算判断，元素守恒、元素化合价是解题关键，题目难度中等．