Question

19．鐵的化合物有廣泛用途，如碳酸亞鐵（FeCO₃）可作為補(bǔ)血?jiǎng)�，鐵紅（Fe₂O₃）可作為顏料．利用某硫酸廠產(chǎn)生的燒渣（主要含F(xiàn)e₂O₃、FeO，還有一定量的SiO₂）制備的流程如下：

（1）“酸溶”時(shí)加快反應(yīng)速率的方法有加熱、增加硫酸的濃度、將燒渣粉碎、攪拌等．（寫(xiě)出一種）
（2）①“還原”時(shí)，F(xiàn)eS₂與H₂SO₄不反應(yīng)，F(xiàn)e³⁺通過(guò)兩個(gè)反應(yīng)被還原，其中一個(gè)反應(yīng)如下：
FeS₂+14Fe³⁺+8H₂O=15Fe²⁺+2SO₄^2-+16H⁺，則另一個(gè)反應(yīng)的離子方程式為FeS₂+2Fe³⁺+=3Fe²⁺+2S↓．
②加入FeS₂還原后，檢驗(yàn)Fe³⁺是否反應(yīng)完全的方法是取少量溶液，滴入幾滴KSCN溶液，若溶液變?yōu)檠�紅色，說(shuō)明其中含有Fe³⁺，反應(yīng)，未反應(yīng)完全．
（3）①“沉淀”時(shí)，需要控制溫度在35℃以下，其可能原因是防止碳酸銨分解，減小亞鐵離子的水解程度．
②所得FeCO₃需充分洗滌，檢驗(yàn)沉淀已洗凈的方法是取少許最后一次洗滌液于試管中，滴加稀鹽酸，無(wú)明顯現(xiàn)象，再滴加BaCl₂溶液，若無(wú)白色沉淀生成，則表明已洗滌干凈，反之，則說(shuō)明沒(méi)洗滌干凈．
（4）FeCO₃濁液長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣中，會(huì)有部分固體表面變?yōu)榧t褐色，同時(shí)釋放出CO₂，則與FeCO₃反應(yīng)的物質(zhì)為O₂、H₂O（填化學(xué)式）．
（5）寫(xiě)出在空氣中煅燒FeCO₃制備高純氧化鐵的化學(xué)方程式：4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂．
FeCO₃在空氣中煅燒生成Fe₂O₃時(shí)，也會(huì)生成FeO．現(xiàn)煅燒23.2kg的FeCO₃，得到Fe₂O₃和FeO的混合物15.84kg．則Fe₂O₃的質(zhì)量為14.4kg．

Answer 1

分析 燒渣（主要含F(xiàn)e₂O₃、FeO，還有一定量的SiO₂）用硫酸浸取，過(guò)濾后濾液中含有硫酸鐵、硫酸亞鐵、未反應(yīng)的硫酸，濾渣為二氧化硅，用二硫化亞鐵礦還原Fe³⁺后過(guò)濾，得濾液中含有硫酸亞鐵，向?yàn)V液中加入碳酸銨，過(guò)濾得碳酸亞鐵，濾液中含有硫酸銨、碳酸銨．
（1）為了加快固體溶解，通�？梢酝ㄟ^(guò)固體粉碎、攪拌及升溫等措施；
（2）①Fe³⁺被FeS₂還原，F(xiàn)eS₂被氧化，氧化產(chǎn)物可能為S或SO₄^2-，據(jù)此結(jié)合電子守恒、電荷守恒及原子守恒書(shū)寫(xiě)另外一個(gè)離子方程式；
②檢驗(yàn)Fe³⁺常用KSCN溶液，看溶液是否呈血紅色；
（3）①碳酸銨是不穩(wěn)定的鹽，受熱易分解；
②碳酸亞鐵表面會(huì)附著硫酸銨，檢驗(yàn)最后一次洗滌液中是否含有硫酸根離子判斷洗滌是否干凈；“沉淀”時(shí)，pH過(guò)高時(shí)溶液中的亞鐵離子會(huì)轉(zhuǎn)化氫氧化亞鐵沉淀，進(jìn)而生成氫氧化鐵；
（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來(lái)分析解答；
（5）在空氣中煅燒FeCO₃，生成氧化鐵和二氧化碳．

解答 解：燒渣（主要含F(xiàn)e₂O₃、FeO，還有一定量的SiO₂）用硫酸浸取，過(guò)濾后濾液中含有硫酸鐵、硫酸亞鐵、未反應(yīng)的硫酸，濾渣為二氧化硅，用二硫化亞鐵礦還原Fe³⁺后過(guò)濾，得濾液中含有硫酸亞鐵，向?yàn)V液中加入碳酸銨，過(guò)濾得碳酸亞鐵，濾液中含有硫酸銨、碳酸銨；
（1）可以通過(guò)加熱、增加硫酸的濃度、固體粉碎及攪拌等措施提高酸浸時(shí)反應(yīng)速率，故答案為：加熱、增加硫酸的濃度、將燒渣粉碎、攪拌等；
（2）①Fe³⁺被FeS₂還原成Fe²⁺，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式包括：FeS₂+14Fe³⁺+8H₂O=15Fe²⁺+2SO₄^2-+16H⁺、FeS₂+2Fe³⁺+=3Fe²⁺+2S↓，故答案為：FeS₂+2Fe³⁺+=3Fe²⁺+2S↓；
②Fe³⁺與KSCN溶液反應(yīng)呈血紅色，檢驗(yàn)Fe³⁺是否反應(yīng)完全可選擇KSCN溶液，具體方法是取少量溶液，滴入幾滴KSCN溶液，若溶液變?yōu)檠�紅色，說(shuō)明其中含有Fe³⁺，反應(yīng)，未反應(yīng)完全；故答案為：取少量溶液，滴入幾滴KSCN溶液，若溶液變?yōu)檠�紅色，說(shuō)明其中含有Fe³⁺，反應(yīng)，未反應(yīng)完全；
（3）①溫度過(guò)高，碳酸銨易分解，沉淀不完全，
故答案為：防止碳酸銨分解，減小亞鐵離子的水解程度；
②碳酸亞鐵表面會(huì)附著硫酸銨，所以檢驗(yàn)FeCO₃是否洗凈，可以檢驗(yàn)洗滌濾液中是否有硫酸根離子，具體方法為：取少許最后一次洗滌液于試管中，滴加稀鹽酸，無(wú)明顯現(xiàn)象，再滴加BaCl₂溶液，若無(wú)白色沉淀生成，則表明已洗滌干凈，反之，則說(shuō)明沒(méi)洗滌干凈，
故答案為：取少許最后一次洗滌液于試管中，滴加稀鹽酸，無(wú)明顯現(xiàn)象，再滴加BaCl₂溶液，若無(wú)白色沉淀生成，則表明已洗滌干凈，反之，則說(shuō)明沒(méi)洗滌干凈；
（4）紅褐色固體是Fe（OH）₃，F(xiàn)eCO₃、H₂O和O₂反應(yīng)生成Fe（OH）₃和CO₂，故答案為：O₂、H₂O；
（5）在空氣中煅燒FeCO₃制備高純氧化鐵的化學(xué)方程式為4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂，設(shè)Fe₂O₃的質(zhì)量為x，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)前后鐵元素質(zhì)量不變可得：$\frac{112}{160}$×100%×x+$\frac{56}{72}$×100%×（15.84 kg-x）=$\frac{56}{116}$×100%×23.2 kg，解答x=14.4 kg，
故答案為：4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂；14.4．

點(diǎn)評(píng) 本題屬于信息題的考查，考查了鐵及其化合物的性質(zhì)，主要通過(guò)發(fā)生流程知道反應(yīng)物和生成物進(jìn)行相關(guān)問(wèn)題的分析，涉及實(shí)驗(yàn)的基本操作、離子的檢驗(yàn)及化學(xué)計(jì)算，能夠考查學(xué)生的知識(shí)分析能力，屬基礎(chǔ)考查，難度不大．