Question

9．氧化鐵是一種紅色的顏料，在工業(yè)上常以富含硫酸亞鐵的廢液為原料生產氧化鐵，其主要流程如下：
廢液$→_{①}^{提純、結晶}$FeSO₄•7HO₂$\stackrel{②}{→}$FeSO₄溶液$→_{③}^{NH_{4}HCO_{3}溶液}$FeCO₃$\stackrel{④}{→}$Fe₂CO₃
已知步驟①中硫酸亞鐵在不同溫度下的溶解度和析出晶體的組成如下表所示．

溫度/℃	0	10	30	50	56.7		60	64		70	80	90
溶解度/g	14.0	17.0	25.0	33.0	35.2		35.3	35.6		33.0	30.5	27.0
析出晶體	FeSO4•7H2O					FeSO4•4H2O			FeSO4•H2O

若從硫酸亞鐵溶液中結晶出FeSO₄•7H₂O，控制的溫度（t）為t＜56.7℃；
（1）步驟②需加一定量硫酸，其主要目的是抑制FeSO₄的水解；
（2）生產FeCO₃濁液的離子方程式為Fe²⁺+2HCO₃^-═FeCO₃↓+CO₂↑+H₂O；
（3）FeCO₃濁液露置在空氣中會出現紅褐色的固體，該變化的化學方程式為4FeCO₃+6H₂O+O₂═4Fe（OH）₃+4CO₂；
（4）已知FeSO₄•7H₂O晶體在加熱條件下發(fā)生反應，其中一種生成物會用于涂料中的著色劑．請寫出
FeSO₄•7H₂O分解的反應式FeSO₄•7H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₂O₃+SO₂↑+SO₃↑+14H₂O↑；利用如圖裝置可檢驗該反應的氣體產物．

請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?br />①儀器的連接順序為a 接f（或g）、g（或f）接d、e接h、i接b；
②裝置C中的X為氯化鋇溶液．

Answer 1

分析 以富含硫酸亞鐵的廢液為原料生產氧化鐵，其主要流程：廢液結晶得到FeSO₄•7H₂O，加一定量硫酸溶解，抑制FeSO₄的水解，加入碳酸氫銨，FeSO₄溶液中加入碳酸氫銨經反應可生成碳酸亞鐵固體和硫酸銨溶液，碳酸亞鐵固體經洗滌、干燥，在空氣中灼燒時發(fā)生分解，且與空氣中的氧氣發(fā)生氧化還原反應，可生成Fe₂O₃，依據圖表數據分析，析出晶體FeSO₄•7H₂O的溫度范圍；
（1）亞鐵離子水解顯酸性，加一定量硫酸能抑制水解；
（2）亞鐵離子與碳酸氫根離子反應生成碳酸亞鐵沉淀和二氧化碳、水；
（3）FeCO₃與氧氣、水反應生成氫氧化鐵和二氧化碳；
（4）實驗裝置A中FeSO₄•7H₂O分解生成的有二氧化硫、三氧化硫和水蒸氣，B裝置吸收尾氣，C裝置冷卻是為了吸收三氧化硫，D裝置無水硫酸銅檢驗產無水，E裝置品紅溶液檢驗SO₂，
①分解生成的有二氧化硫、三氧化硫和水蒸氣，利用圖3裝置可檢驗該反應的氣體產物，先利用D裝置檢驗生成的水蒸氣，通過C裝置冷卻是為了吸收三氧化硫，通過裝置E檢驗二氧化硫氣體的存在，最后剩余氣體通過B裝置吸收尾氣；
②裝置C中是氯化鋇溶液．

解答 解：以富含硫酸亞鐵的廢液為原料生產氧化鐵，其主要流程：廢液結晶得到FeSO₄•7H₂O，加一定量硫酸溶解，抑制FeSO₄的水解，加入碳酸氫銨，FeSO₄溶液中加入碳酸氫銨經反應可生成碳酸亞鐵固體和硫酸銨溶液，碳酸亞鐵固體經洗滌、干燥，在空氣中灼燒時發(fā)生分解，且與空氣中的氧氣發(fā)生氧化還原反應，可生成Fe₂O₃，依據圖表數據分析，0℃時析出晶體FeSO₄•7H₂O14g，t＞56.7℃時析出晶體FeSO₄•4H₂O，所以析出晶體FeSO₄•7H₂O的溫度范圍應為t＜56.7℃，
故答案為：t＜56.7℃；
（1）步驟②需加一定量硫酸，除了保證鐵屑充分反應外，由于亞鐵離子水解顯酸性，加過量硫酸，增大H⁺濃度，使Fe²⁺+2H₂O?Fe（OH）₂+2H⁺的平衡向逆反應方向移動，從而抑制Fe²⁺的水解；
故答案為：抑制FeSO₄的水解；
（2）亞鐵離子與碳酸氫根離子反應生成碳酸亞鐵沉淀和二氧化碳、水，其反應的離子方程式為：Fe²⁺+2HCO₃^-═FeCO₃↓+CO₂↑+H₂O，
故答案為：Fe²⁺+2HCO₃^-═FeCO₃↓+CO₂↑+H₂O；
（3）FeCO₃與氧氣、水反應生成氫氧化鐵和二氧化碳，其化學方程式為：4FeCO₃+6H₂O+O₂═4Fe（OH）₃+4CO₂，
故答案為：4FeCO₃+6H₂O+O₂═4Fe（OH）₃+4CO₂；
（4）實驗裝置A中FeSO₄•7H₂O分解生成的有二氧化硫、三氧化硫和水蒸氣，反應方程式為FeSO₄•7H₂O $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₂O₃+SO₂↑+SO₃↑+14H₂O↑，B裝置吸收尾氣，C裝置冷卻是為了吸收三氧化硫，D裝置無水硫酸銅檢驗產無水，E裝置品紅溶液檢驗SO₂，
故答案為：FeSO₄•7H₂O $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₂O₃+SO₂↑+SO₃↑+14H₂O↑；
①分解生成的有二氧化硫、三氧化硫和水蒸氣，利用圖3裝置可檢驗該反應的氣體產物，先利用D裝置檢驗生成的水蒸氣，通過C裝置冷卻是為了吸收三氧化硫，通過裝置E檢驗二氧化硫氣體的存在，最后剩余氣體通過B裝置吸收尾氣，儀器的連接順序為a、f（或g）、g（或f）、d、e、h、i、b，
故答案為：f（或g）；g（或f）；d；e；h；i；b；
②通過C裝置冷卻是為了吸收三氧化硫，裝置C中的X為吸收三氧化硫的氯化鋇溶液，
故答案為：氯化鋇溶液．

點評 本題考查生產氧化鐵化學工業(yè)流程、FeSO₄•7H₂O受熱產物的檢驗，主要是物質性質和制備性質的理解和實驗基本操作的分析判斷，側重于考查學生對所學知識的應用能力，及實驗探究能力，題目難度中等．