Question

磁材氧化鐵的化學(xué)名稱是氧化鐵（Fe₂O₃），它是電子、電信工業(yè)的磁性材料，工業(yè)上采用生產(chǎn)鈦白粉的下腳料（含大量FeSO₄的廢液）為原料來制備磁材氧化鐵．

已知煅燒中的化學(xué)反應(yīng)方程式為：FeCO₃→FeO+CO₂↑，4FeO+O₂→2Fe₂O₃
（1）用98%的H₂SO₄的配制500mL的20%的H₂SO₄，所需玻璃儀器是

 

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A、玻璃棒           B、燒杯      C、漏斗           D、250mL容量瓶  E、500mL容量瓶     F、膠頭滴管
（2）濃縮結(jié)晶后得到的晶體是

 

（填化學(xué)式），A中溶質(zhì)是

 

，此溶液中各離子的濃度大小為：

 

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（3）20%H₂SO₄和鐵皮的作用分別是

 

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（4）檢驗濾液中含有NH₄⁺的方法是

 

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（5）寫出步驟“合成”中發(fā)生的化學(xué)變化（用化學(xué)方程式表示）：

 

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Answer 1

考點：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,鐵的氧化物和氫氧化物

專題：幾種重要的金屬及其化合物

分析：下腳料中含有硫酸亞鐵，向稀硫酸、鐵片發(fā)生反應(yīng)生成硫酸亞鐵，且稀硫酸能抑制硫酸亞鐵水解，然后向溶液中加入絮凝劑和水，得到吸附雜質(zhì)的絮凝劑，然后過濾得到濾液，濃縮結(jié)晶濾液，得到FeSO₄?7H₂O，然后向溶液中加入碳酸氫銨，發(fā)生的反應(yīng)為FeSO₄+2NH₄HCO₃=FeCO₃↓+（ NH₄）₂ SO₄+CO₂↑+H₂O，然后洗滌過濾得到A，濾液A為（NH₄）₂ SO₄，將沉淀FeCO₃煅燒得到Fe₂O₃，再結(jié)合題目分析解答．

解答： 解：下腳料中含有硫酸亞鐵，向稀硫酸、鐵片發(fā)生反應(yīng)生成硫酸亞鐵，且稀硫酸能抑制硫酸亞鐵水解，然后向溶液中加入絮凝劑和水，得到吸附雜質(zhì)的絮凝劑，然后過濾得到濾液，濃縮結(jié)晶濾液，得到FeSO₄?7H₂O，然后向溶液中加入碳酸氫銨，發(fā)生的反應(yīng)為FeSO₄+2NH₄HCO₃=FeCO₃↓+（ NH₄）₂ SO₄+CO₂↑+H₂O，然后洗滌過濾得到A，濾液A為（NH₄）₂ SO₄，將沉淀FeCO₃煅燒得到Fe₂O₃，
（1）用98%的H₂SO₄的配制500mL的20%的H₂SO₄，所需玻璃儀器有起引流和攪拌作用的玻璃棒、盛放溶液的燒杯、500mL容量瓶和起定容作用的膠頭滴管，故選ABEF；
（2）通過以上分析知，濃縮結(jié)晶后得到的晶體是FeSO₄?7H₂O，A中溶質(zhì)是 （ NH₄）₂ SO₄，硫酸銨是強酸弱堿鹽，銨根離子水解導(dǎo)致溶液呈酸性，但水解程度較小，根據(jù)電荷守恒得c（NH₄⁺）＞c（SO₄^2-），此溶液中各離子的濃度比較大小為：c（NH₄⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（H⁺）＞c（OH^-），
故答案為：FeSO₄?7H₂O； （ NH₄）₂ SO₄；c（NH₄⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（H⁺）＞c（OH^-）；
（3）亞鐵離子被氧化，加入鐵片防止亞鐵離子被氧化，硫酸亞鐵易水解，為防止水解加入稀硫酸，所以20%H₂SO₄和鐵皮的作用分別是硫酸作用Fe²⁺抑制的水解，鐵皮的作用防止Fe²⁺的氧化，故答案為：硫酸作用Fe²⁺抑制的水解，鐵皮的作用防止Fe²⁺的氧化；
（4）檢驗濾液中含有NH₄⁺的方法在試管中取濾液少許，加入足量的NaOH溶液，加熱，用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗，若試紙變藍色，則證明濾液中含有NH₄⁺，故答案為：在試管中取濾液少許，加入足量的NaOH溶液，加熱，用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗，若試紙變藍色，則證明濾液中含有NH₄⁺；
（5）通過以上分析知，該反應(yīng)方程式為FeSO₄+2NH₄HCO₃=FeCO₃↓+（ NH₄）₂ SO₄+CO₂↑+H₂O，故答案為：FeSO₄+2NH₄HCO₃=FeCO₃↓+（ NH₄）₂ SO₄+CO₂↑+H₂O．

點評：本題以氧化鐵為載體考查混合物的分離和提純，側(cè)重考查分析、解答能力，涉及鹽類水解、氧化還原反應(yīng)、實驗操作等知識點，明確實驗原理是解本題關(guān)鍵，知道離子檢驗方法、流程圖中每一步發(fā)生的反應(yīng)，題目難度中等．