Question

氧化铁是重要工业颜料，以废铁屑为原料制备氧化铁的步骤如下：(部分操作和条件略)

步骤1：用碳酸钠溶液洗去铁屑表面的油污。

步骤2：加入稍过量的稀硫酸，保持50~80℃，充分反应后，过滤。

步骤3：将滤液与稍过量的NH₄HCO₃溶液混合，得到FeCO₃的浊液。

步骤4：        、        、干燥，得到FeCO₃固体。

步骤5：煅烧FeCO₃，得到Fe₂O₃固体。

（1）步骤2中，如何判断反应已经充分？                                            。

（2）步骤2所得的滤渣中主要含有一种铁的化合物W(Fe₃C)，经以下处理后，回收利用：W在足量的空气中高温煅烧，生成有磁性的固体X；将X溶于稀硫酸。

①煅烧时1 mol W消耗O₂       mol。

②X溶于稀硫酸的离子方程式为                                                  。

（3）步骤3生成FeCO₃反应的化学方程式为                                       。

（4）将步骤4补充完整：        、           。

（5）若煅烧时条件控制不当，会使产品中存在杂质FeO。

①若要设计实验检验产品中是否存在FeO，且只能选用两种试剂，这两种试剂是           。

②现煅烧116.0 kg的FeCO₃，得到79.2 kg产品，则该产品的纯度为__________。(设产品中只有一种杂质FeO，计算结果保留3位有效数字)

Answer

（1）溶液中不再产生气泡(或只有极少数气泡)

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

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

（4）过滤；洗涤

（5）稀硫酸和酸性KMnO4溶液；90.9%

【解析】

试题分析：（1）步骤2中稀硫酸与氧化铁反应，过量的硫酸与铁反应放出氢气，当溶液中不再产生气泡(或只有极少数气泡)时，说明表面的铁锈已完全溶解，故答案为：溶液中不再产生气泡(或只有极少数气泡)；

（2）W在足量的空气中高温煅烧，生成有磁性的固体X，X为四氧化三铁，同时生成二氧化碳，四氧化三铁与硫酸反应生成硫酸铁、硫酸亚铁。

①煅烧时1 mol W生成四氧化三铁和二氧化碳，将Fe3C中元素的化合价均看成0价，消耗O2的物质的量为=3mol，故答案为：3；

②四氧化三铁溶于稀硫酸的离子方程式为Fe3O4 + 8H+ = 2Fe3+ + Fe2+ + 4H2O，故答案为：Fe3O4 + 8H+ = 2Fe3+ + Fe2+ + 4H2O；

（3）步骤3 中FeSO4与NH4HCO3反应生成FeCO3，反应的化学方程式为FeSO4 + 2NH4HCO3 = FeCO3 ↓+ (NH4)2SO4 + CO2↑ + H2O，故答案为：FeSO4 + 2NH4HCO3 = FeCO3 ↓+ (NH4)2SO4 + CO2↑ + H2O；

（4）根据实验步骤，可知，步骤4是分离得到FeCO3固体，因此需要过滤；洗涤，故答案为：过滤；洗涤；

（5）①FeO用酸溶解生成亚铁离子，亚铁离子具有还原性，可以使酸性高锰酸钾溶液褪色，故答案为：稀硫酸和酸性KMnO4溶液；

②假设Fe2O3物质的量为x mol，FeO的物质的量为y mol，那么满足：160x+72y=79200；(2x+y)×116=116000，解得x=450mol，所以产物中Fe2O3的质量160g/mol×450mol=72000g=72kg，该产品的纯度为×100%=90.9%，故答案为：90.9%。

考点：考查了化学实验的基本操作、化学方程式的书写和计算的相关知识。