Question

以富含硫酸亚铁的工业废液为原料生产氧化铁的工艺如下（部分操作和条件略）：

I．从废液中提纯并结晶出FeSO₄·7H₂O。

Ⅱ．将FeSO₄·7H₂O配制成溶液。

Ⅲ．FeSO₄溶液与稍过量的NH₄HCO₃溶液混合，得到含FeCO₃的浊液。

Ⅳ．将浊液过滤，用90℃热水洗涤沉淀，干燥后得到FeCO₃固体。

V．煅烧FeCO₃，得到Fe₂O₃固体。

已知：NH₄HCO₃在热水中分解。

（1）简述由硫酸亚铁晶体得到FeSO₄·7H₂O的主要操作步骤：___________________。

（2）Ⅱ中，需加一定量硫酸。同理，配制硫酸铝溶液时也需加入一定量的硫酸，请说出加入硫酸的作用，并写出相关的离子方程式：________________________。

（3）Ⅲ中，生成FeCO₃的离子方程式是 ____________________。若FeCO₃浊液长时间暴露在空气中，会有部分固体表面变为红褐色，该变化的化学方程式是____________________。

（4）IV中为什么用90℃热水洗涤沉淀？____________________。

（5）已知煅烧FeCO₃的化学方程式是4 FeCO₃+O₂2Fe₂O₃+4CO₂。现煅烧 464.0 kg的FeCO₃，得到316.8 kg产品。若产品中杂质只有FeO，则用氧气将这些FeO氧化需要标况下氧气的体积是_________L。

(摩尔质量/g·mol^-1：FeCO₃：116g·mol^-1；Fe₂O₃：160g·mol^-1；FeO：72g·mol^-1)

Answer

（1）蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，洗涤，干燥（3分）

（2）加入硫酸，H+浓度增大，使Al3++3H2OAl(OH)3+3H+的平衡逆向移动，从而抑制硫酸铝水解（3分）（3）Fe2++2HCO3- =FeCO3↓+CO2↑+ H2O

4FeCO3+6H2O+O2=4Fe(OH)3↓+4CO2

（4）因为NH4HCO3在热水中分解 （5）2240

【解析】

试题分析：（1）硫酸亚铁易溶于水，所以由硫酸亚铁晶体得到FeSO4·7H2O的主要操作步骤为蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，洗涤，干燥；

（2）加入硫酸，H+浓度增大，使Al3++3H2OAl(OH)3+3H+的平衡逆向移动，从而抑制硫酸铝水解，所以配制硫酸铝时需要加入稀硫酸；

（3）FeSO4溶液与稍过量的NH4HCO3溶液混合，亚铁离子和碳酸氢根离子水解相互促进生成碳酸亚铁和二氧化碳，反应的离子方程式是Fe2＋＋2HCO3-==FeCO3↓＋CO2↑＋H2O；生成的碳酸亚铁中，亚铁离子易被氧气氧化为三价铁，所以FeCO3浊液长时间暴露在空气中，会有部分固体表面变为红褐色，反应的化学方程式是4FeCO3＋6H2O＋O2==4Fe(OH)3＋4CO2。

（4）由于NH4HCO3在热水中分解，所以IV中用90℃热水洗涤沉淀。

（5）假设Fe2O3物质的量为x mol，FeO的物质的量为y mol，则160x＋72y＝316800、（2x＋y）×116＝464000，解得x＝1800、y＝400，氧化亚铁转化为氧化铁失去电子的物质的量是400mol，根据电子得失守恒可知需要氧气的物质的量是400mol÷4＝100mol，在标准状况下的体积是2240L。

考点：考查铁及其化合物的性质；水解平衡的应用；以及有关计算等