Question

12．以工業(yè)廢鐵屑（含有一些不溶于酸的雜質）為原料生產硫酸鉀、過二硫酸銨和氧化鐵紅顏料，其主要流程如
圖：

（1）反應I加入NH₄HCO₃的作用是除去過量的酸，還有一個作用是沉淀Fe²⁺；
（2）操作①名稱是過濾，檢驗反應Ⅱ溶液中陽離子的方法是取少許溶液于試管中，加入濃氫氧化鈉溶液加熱，用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗，試紙變藍色證明生成了氨氣，原溶液中含銨根離子；
（3）工業(yè)生產上常在反應Ⅲ的過程中加入一定量的醇類溶劑，其目的是降低K₂SO₄的溶解度，有利于K₂SO₄析出；
（4）己知FeCO₃的K_sp=2×10^-11，反應I中Fe²⁺完全沉淀后，溶液中c（CO₃^2-）=2×10^-6mol/L；
（5）寫出FeCO₃在空氣中鍛燒的化學反應方程式4FeCO₃ +O₂ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃ +4CO₂；
（6）NH₄Cl溶液顯酸性，其濃溶液可用于除去鐵銹，其原理是（用離子反應方程式表示）NH₄⁺+H₂O?NH₄•H₂O+H⁺、Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O．

Answer 1

分析 廢鐵屑加入稀硫酸溶解過濾得到硫酸亞鐵溶液和不溶性雜質，F(xiàn)eSO₄溶液中加入碳酸氫銨經反應Ⅰ可生成碳酸亞鐵固體和硫酸銨溶液，碳酸亞鐵固體經洗滌、干燥，在空氣中灼燒時發(fā)生分解，且與空氣中的氧氣發(fā)生氧化還原反應，可生成鐵紅．反應Ⅰ過濾后的溶液中含有硫酸銨、未反應的碳酸氫銨，加入硫酸反應后溶液中含有硫酸銨，反應Ⅲ加入KCl利用溶解度不同，得到硫酸鉀與氯化銨，再進行過濾分離，反應Ⅳ在電解條件得到（NH₄）₂S₂O₈與氫氣，
（1）FeSO₄溶液中加入碳酸氫銨經反應Ⅰ可生成碳酸亞鐵固體和硫酸銨溶液；
（2）分析可知操作①是分離固體和溶液的操作；反應Ⅱ溶液中陽離子為銨根離子，檢驗銨根離子失利用銨根離子和堿反應生成的氨氣能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍設計檢驗；
（3）K₂SO₄易溶于水，但難溶于有機溶劑，要想使K₂SO₄析出需加入醇類溶劑，降低其溶解度；
（4）FeCO₃的K_sp=2×10^-11，反應I中Fe²⁺完全沉淀后溶液中亞鐵離子濃度小于10^-5mol/L，據(jù)此計算；
（5）空氣中煅燒FeCO₃生成鐵紅，碳酸亞鐵和氧氣反應生成氧化鐵和二氧化碳；
（6）NH₄Cl溶液因為水解原因呈酸性，氧化鐵溶于酸生成鐵離子和水．

解答 解：（1）FeSO₄溶液中加入碳酸氫銨經反應Ⅰ可生成碳酸亞鐵固體和硫酸銨溶液，同時生成二氧化碳氣體，加入NH₄HCO₃的作用是除去過量的酸，還有一個作用是沉淀亞鐵離子，故答案為：沉淀Fe²⁺；
（2）操作①是分離固體和溶液的操作；反應Ⅱ溶液中陽離子為銨根離子，檢驗銨根離子失利用銨根離子和堿反應生成的氨氣能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍設計，取少許溶液于試管中，加入濃氫氧化鈉溶液加熱，用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗，試紙變藍色證明生成了氨氣，原溶液中含銨根離子，
故答案為：過濾；取少許溶液于試管中，加入濃氫氧化鈉溶液加熱，用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗，試紙變藍色證明生成了氨氣，原溶液中含銨根離子；
（3）由題目看出在Ⅲ反應中生成的K₂SO₄為固體，而K₂SO₄在無機溶劑中溶解度是比較大的，要想使K₂SO₄析出只能降低其溶解度所以加入醇類溶劑目的降低K₂SO₄的溶解度，故答案為：降低K₂SO₄的溶解度，有利于K₂SO₄析出；
（4）反應I中Fe²⁺完全沉淀后溶液中亞鐵離子濃度小于10^-5mol/L，F(xiàn)eCO₃的K_sp=c（Fe²⁺）c（CO₃^2-）=2×10^-11，得到溶液中c（CO₃^2-）=2×10^-6mol/L，
故答案為：2×10^-6mol/L；
（5）空氣中煅燒FeCO₃生成鐵紅，反應的方程式為4FeCO₃ +O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃ +4CO₂，
故答案為：4FeCO₃ +O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃ +4CO₂；
（6）NH₄Cl水解使溶液呈酸性，反應離子方程式為NH₄⁺+H₂O?NH₄•H₂O+H⁺；鐵銹（Fe₂O₃）在酸性條件下生成三價鐵離子，反應離子方程式為Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O；
故答案為：NH₄⁺+H₂O?NH₄•H₂O+H⁺、Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O．

點評 本題考查物質的制備，側重于學生的分析能力和實驗能力的考查，為高考常見題型和高頻考點，注意把握實驗的流程和制備原理，題目難度中等．