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以富含硫酸亚铁的工业废液为原料生产氧化铁的工艺如下(部分操作和条件略):

Ⅰ.从废液中提纯并结晶出FeSO4·7H2O。

Ⅱ.将FeSO4·7H2O配制成溶液。

Ⅲ.FeSO4溶液与稍过量的NH4HCO3溶液混合,得到含FeCO3的浊液。

Ⅳ.将浊液过滤,用90℃热水洗涤沉淀,干燥后得到FeCO3固体。

Ⅴ.煅烧FeCO3,得到Fe2O3固体。

已知:NH4HCO3在热水中分解。

(1)Ⅰ中,加足量的铁屑除去废液中的Fe3+,该反应的离子方程式是_________________。

(2)Ⅱ中,需加一定量硫酸。运用化学平衡原理简述硫酸的作用_____________。

(3)Ⅲ中,生成FeCO3的离子方程式是_____________。若FeCO3浊液长时间暴露在空气中,会有部分固体表面变为红褐色,该变化的化学方程式是_____________。

(4)Ⅳ中,通过检验SO42-来判断沉淀是否洗涤干净。检验SO42-的操作是_____________。

(5)已知煅烧FeCO3的化学方程式是4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2。现煅烧464.0 kg的FeCO3,得到316.8 kg产品。若产品中杂质只有FeO,则该产品中Fe2O3的质量是_________ kg。(摩尔质量/g·mol-1:FeCO3 116 Fe2O3 160 FeO 72)

 

(1) Fe+2Fe3+=2Fe2+ (2) 加入硫酸,H+浓度增大,使Fe2++2H2OFe(OH)2+2H+的平衡向逆反应方向移动,从而抑制FeSO4的水解

(3)Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+H2O+CO2↑ 4FeCO3+6H2O+O2=4Fe(OH)3↓+4CO2

(4)取少量洗涤后的滤液放入试管中,滴加酸化的BaCl2溶液,若无白色沉淀产生,则沉淀洗涤干净

(5) 288.0

【解析】

试题分析:(1)Fe可以和三价铁反应生成亚铁离子,即Fe+2Fe3+=3Fe2+;

(2)FeSO4?7H2O配制成溶液的过程中,亚铁离子易水解,Fe2++2H2OFe(OH)2+2H+,加入硫酸,增大氢离子浓度,配制可以使得化学平衡逆向移动,抑制水解;

(3)FeSO4溶液与稍过量的NH4HCO3溶液混合,亚铁离子和碳酸氢根离子水解相互促进生成碳酸亚铁和二氧化碳,即Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+CO2↑+H2O,生成的碳酸亚铁中,亚铁离子易被氧气氧化为三价铁,即4FeCO3+O2+6H2O=4CO2↑+4Fe(OH)3;

(4)硫酸根离子可以和钡离子反应生成不溶于硝酸的白色沉淀,检验硫酸根是否存在可以验证沉淀是否洗净,具体做法是:少量洗涤后的试液放入试管中,滴加酸化的氯化钡溶液,若无白色沉淀生成,则沉淀洗涤干净;

(5)假设Fe2O3物质的量为x mol,FeO的物质的量为y mol,那么满足:160x+72y=316800;(2x+y)×116=464000,解得x=1800mol,所以产物中Fe2O3的质量160g/mol×1800mol=288000g=288kg。

考点:考查铁元素的不同价态之间的转化、离子检验以及有关计算等

 

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