Question

【題目】氧化鐵是重要工業(yè)顏料，以廢鐵屑為原料制備氧化鐵的步驟如下：(部分操作和條件略)

步驟1：用碳酸鈉溶液洗去鐵屑表面的油污。

步驟2：加入稍過量的稀硫酸，保持50~80℃，充分反應(yīng)后，過濾。

步驟3：將濾液與稍過量的NH4HCO3溶液混合，得到FeCO3的濁液。

步驟4： 、 、干燥，得到FeCO3固體。

步驟5：煅燒FeCO3，得到Fe2O3固體。

（1）步驟2中，如何判斷反應(yīng)已經(jīng)充分？ 。

（2）步驟2所得的濾渣中主要含有一種鐵的化合物W(Fe3C)，經(jīng)以下處理后，回收利用：W在足量的空氣中高溫煅燒，生成有磁性的固體X；將X溶于稀硫酸。

①煅燒時(shí)1 mol W消耗O2 mol。

②X溶于稀硫酸的離子方程式為 。

（3）步驟3生成FeCO3反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。

（4）將步驟4補(bǔ)充完整： 、 。

（5）若煅燒時(shí)條件控制不當(dāng)，會(huì)使產(chǎn)品中存在雜質(zhì)FeO。

①若要設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)產(chǎn)品中是否存在FeO，且只能選用兩種試劑，這兩種試劑是 。

②現(xiàn)煅燒116.0 kg的FeCO3，得到79.2 kg產(chǎn)品，則該產(chǎn)品的純度為__________。(設(shè)產(chǎn)品中只有一種雜質(zhì)FeO，計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字)

Answer 1

【答案】

（1）溶液中不再產(chǎn)生氣泡(或只有極少數(shù)氣泡)

（2）3；Fe3O4 + 8H+ = 2Fe3+ + Fe2+ + 4H2O

（3）FeSO4 + 2NH4HCO3 = FeCO3 ↓+ (NH4)2SO4 + CO2↑ + H2O

（4）過濾；洗滌

（5）稀硫酸和酸性KMnO4溶液；90.9%

【解析】

試題分析：（1）步驟2中稀硫酸與氧化鐵反應(yīng)，過量的硫酸與鐵反應(yīng)放出氫氣，當(dāng)溶液中不再產(chǎn)生氣泡(或只有極少數(shù)氣泡)時(shí)，說明表面的鐵銹已完全溶解，故答案為：溶液中不再產(chǎn)生氣泡(或只有極少數(shù)氣泡)；

（2）W在足量的空氣中高溫煅燒，生成有磁性的固體X，X為四氧化三鐵，同時(shí)生成二氧化碳，四氧化三鐵與硫酸反應(yīng)生成硫酸鐵、硫酸亞鐵。

①煅燒時(shí)1 mol W生成四氧化三鐵和二氧化碳，將Fe3C中元素的化合價(jià)均看成0價(jià)，消耗O2的物質(zhì)的量為=3mol，故答案為：3；

②四氧化三鐵溶于稀硫酸的離子方程式為Fe3O4 + 8H+ = 2Fe3+ + Fe2+ + 4H2O，故答案為：Fe3O4 + 8H+ = 2Fe3+ + Fe2+ + 4H2O；

（3）步驟3 中FeSO4與NH4HCO3反應(yīng)生成FeCO3，反應(yīng)的化學(xué)方程式為FeSO4 + 2NH4HCO3 = FeCO3 ↓+ (NH4)2SO4 + CO2↑ + H2O，故答案為：FeSO4 + 2NH4HCO3 = FeCO3 ↓+ (NH4)2SO4 + CO2↑ + H2O；

（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟，可知，步驟4是分離得到FeCO3固體，因此需要過濾；洗滌，故答案為：過濾；洗滌；

（5）①FeO用酸溶解生成亞鐵離子，亞鐵離子具有還原性，可以使酸性高錳酸鉀溶液褪色，故答案為：稀硫酸和酸性KMnO4溶液；

②假設(shè)Fe2O3物質(zhì)的量為x mol，F(xiàn)eO的物質(zhì)的量為y mol，那么滿足：160x+72y=79200；(2x+y)×116=116000，解得x=450mol，所以產(chǎn)物中Fe2O3的質(zhì)量160g/mol×450mol=72000g=72kg，該產(chǎn)品的純度為×100%=90.9%，故答案為：90.9%。