Question

2．氧化铁俗称铁红，可用于水泥制件、橡胶制品、塑料制品的着色，在工业上有广泛的用途，某工厂采用生产钛白粉的下脚料（含大量FeSO₄的废液）为原料来制备氧化铁，如图所示．

已知煅烧过程中的化学反应方程式为：FeCO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$FeO+CO₂↑，4FeO+O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe₂O₃．
（1）向下脚料废液中加入铁皮的作用是（用有关的离子方程式表示）2Fe³⁺+Fe→3Fe²⁺．
（2）加入20%H₂SO₄的作用是抑制FeSO₄水解．
（3）浓缩结晶后得到的晶体是FeSO₄•7H₂O（填化学式），A中所含的离子除H⁺、OH^-、NH₄⁺外，还含有大量的SO₄^2-，检验该离子的方法是加盐酸酸化的BaCl₂溶液，如有白色沉淀生成，表示溶液中含有SO₄^2-．
（4）写出步骤“合成”中发生的化学变化（用化学方程式表示）FeSO₄+2NH₄HCO₃→FeCO₃↓+（NH₄）₂SO₄+CO₂↑+H₂O．

Answer 1

分析 下脚料中含有硫酸亚铁，向稀硫酸、铁片发生反应生成硫酸亚铁，且稀硫酸能抑制硫酸亚铁水解，然后向溶液中加入絮凝剂和水，得到吸附杂质的絮凝剂，然后过滤得到滤液，浓缩结晶滤液，得到FeSO₄•7H₂O，然后向溶液中加入碳酸氢铵，发生的反应为FeSO₄+2NH₄HCO₃=FeCO₃↓+（ NH₄）₂ SO₄+CO₂↑+H₂O，然后洗涤过滤得到A，滤液A为（NH₄）₂ SO₄，碳酸铁煅烧生成三氧化二铁．
（1）铁皮可将三价铁转化为二价铁；
（2）硫酸亚铁为强酸弱碱盐，水解显酸性；
（3）浓缩结晶滤液，得到FeSO₄•7H₂O；加盐酸酸化的BaCl₂溶液可检验SO₄^2-；
（4）硫酸亚铁与碳酸氢铵反应生成碳酸铁、硫酸铵和二氧化碳、水．

解答 解：下脚料中含有硫酸亚铁，向稀硫酸、铁片发生反应生成硫酸亚铁，且稀硫酸能抑制硫酸亚铁水解，然后向溶液中加入絮凝剂和水，得到吸附杂质的絮凝剂，然后过滤得到滤液，浓缩结晶滤液，得到FeSO₄•7H₂O，然后向溶液中加入碳酸氢铵，发生的反应为FeSO₄+2NH₄HCO₃=FeCO₃↓+（ NH₄）₂ SO₄+CO₂↑+H₂O，然后洗涤过滤得到A，滤液A为（NH₄）₂ SO₄，碳酸铁煅烧生成三氧化二铁．
（1）铁皮可将三价铁转化为二价铁，离子方程式2Fe³⁺+Fe→3Fe²⁺，故答案为：2Fe³⁺+Fe→3Fe²⁺；
（2）硫酸亚铁为强酸弱碱盐，水解显酸性，所以要保存硫酸亚铁不变质，应加入硫酸和铁，硫酸作用Fe²⁺抑制的水解，铁皮的作用防止Fe³⁺的氧化，故答案为：抑制FeSO₄水解；
（3）浓缩结晶滤液，得到FeSO₄•7H₂O，滤液A为（NH₄）₂ SO₄，加盐酸酸化的BaCl₂溶液，如有白色沉淀生成，表示溶液中含有SO₄^2-，故答案为：FeSO₄•7H₂O；SO₄^2-；加盐酸酸化的BaCl₂溶液，如有白色沉淀生成，表示溶液中含有SO₄^2-；
（4）硫酸亚铁与碳酸氢铵反应生成碳酸铁、硫酸铵和二氧化碳、水，化学方程式：FeSO₄+2NH₄HCO₃→FeCO₃↓+（ NH₄）₂ SO₄+CO₂↑+H₂O；
故答案为：FeSO₄+2NH₄HCO₃→FeCO₃↓+（ NH₄）₂ SO₄+CO₂↑+H₂O．

点评 本题通过氧化铁的制备为载体考查了化学方程式的书写、离子浓度大小比较、盐类水解的应用，题目难度中等．