Question

14．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．從廢液中提純并結晶出FeSO₄•7H₂O
Ⅱ．將FeSO₄•7H₂O配制成溶液
Ⅲ．FeSO₄溶液與稍過量的NH₄HCO₃溶液混合，得到含F(xiàn)eCO₃的濁液
Ⅳ．將濁液過濾，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在熱水中分解．
（1）Ⅰ中需加足量的鐵屑以除去廢液中的Fe³⁺，該反應的離子方程式是Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺．
（2）Ⅱ中需加一定量硫酸．運用化學平衡原理簡述硫酸的作用：加入硫酸，氫離子濃度增大，使得水解平衡Fe²⁺+2H₂O?Fe（OH）₂+2H⁺逆向移動，從而抑制硫酸亞鐵的水解．
（3）Ⅲ中生成FeCO₃的離子方程式是Fe²⁺+2HCO₃^-=FeCO₃↓+CO₂↑+H₂O．若FeCO₃濁液長時間暴露在空氣中，會有
高溫
部分固體表面變?yōu)榧t褐色，該變化的化學方程式是4FeCO₃+O₂+6H₂O=4CO₂↑+4Fe（OH）₃．
（4）已知煅燒FeCO₃的化學方程式是4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂．現(xiàn)煅燒464.0g的FeCO₃，得到316.8g產(chǎn)品．若產(chǎn)品中雜質只有FeO，則該產(chǎn)品中Fe₂O₃的質量是288.0g．

Answer 1

分析 （1）Fe可以和三價鐵反應生成亞鐵離子；
（2）FeSO₄•7H₂O配制成溶液的過程中，亞鐵離子易水解，根據(jù)平衡移動原理來分析；
（3）亞鐵離子和碳酸氫根離子相互促進水解生成碳酸亞鐵和二氧化碳，亞鐵離子易被氧氣氧化為三價鐵；
（4）根據(jù)含鐵元素物質的質量關系來計算，假設Fe₂O₃物質的量為x mol，F(xiàn)eO的物質的量為y mol，那么滿足：160x+72y=316.8；（2x+y）×116=464.0，計算得到．

解答 解：（1）Fe可以和三價鐵反應生成亞鐵離子，即Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，
故答案為：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺；
（2）FeSO₄•7H₂O配制成溶液的過程中，亞鐵離子易水解，F(xiàn)e²⁺+2H₂O?Fe（OH）₂+2H⁺，加入硫酸配制可以使得化學平衡逆向移動，抑制水解，
故答案為：加入硫酸，氫離子濃度增大，使得水解平衡Fe²⁺+2H₂O?Fe（OH）₂+2H⁺逆向移動，從而抑制硫酸亞鐵的水解；
（3）FeSO₄溶液與稍過量的NH₄HCO₃溶液混合，亞鐵離子和碳酸氫根離子雙水解生成碳酸亞鐵和二氧化碳，即Fe²⁺+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鐵，即4FeCO₃+O₂+6H₂O=4CO₂↑+4Fe（OH）₃，
故答案為：Fe²⁺+2HCO₃^-=FeCO₃↓+CO₂↑+H₂O；4FeCO₃+O₂+6H₂O=4CO₂↑+4Fe（OH）₃；
（4）假設Fe₂O₃物質的量為x mol，F(xiàn)eO的物質的量為y mol，那么滿足：160x+72y=316.8；（2x+y）×116=464.0，解得x=1.8mol，所以產(chǎn)物中Fe₂O₃的質量160g/mol×1.8mol=288.0g=288.0g，
故答案為：288.0．

點評 本題考查學生鐵元素的不同價態(tài)之間的轉化，可以根據(jù)所學知識進行回答，掌握基礎是關鍵，題目難度較大．