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.将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)I中，加足量的铁屑除去废液中的Fe³⁺，该反应的离子方程式是____。

(2)Ⅱ中，需加一定量硫酸，运用化学平衡原理简述硫酸的作用______________。

(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，通过检验SO₄^2-来判断沉淀是否洗涤干净。检验SO₄^2-的操作是 __________。

(5)已知煅烧FeCO₃的化学方程式是：____________。现煅烧464.0 kg FeCO₃，得到316.8 kg产品。若产品中杂质只有Fe₂O₃，则该产品中Fe₂O₃的质量是____kg。

Answer

(1) Fe+2Fe3+=3Fe2+ 加入硫酸，氢离子浓度增大，使得水解平衡Fe2++2H2OFe(OH)2+2H+逆向移动，从而抑制硫酸亚铁的水解 Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+CO2↑+H2O 4FeCO3+O2+6H2O=4CO2↑+4 Fe(OH)3 取少量洗涤后的试液放入试管中，滴加酸化的氯化钡溶液，若无白色沉淀生成，则沉淀洗涤干净 4FeCO3+O2=2Fe2O3+4CO2 288.0g

【解析】（1）Fe3＋具有氧化性，能氧化Fe生成Fe2＋：2Fe3＋ + Fe＝3Fe2＋；（2）由于Fe2＋水解，加入H2SO4，氢离子浓度增大，使得水解平衡Fe2++2H2OFe(OH)2+2H+逆向移动，从而抑制硫酸亚铁的水解；（3）Fe2＋与HCO3―在溶液中发生反应生成FeCO3：Fe2＋ + 2HCO3―＝FeCO3↓+ CO2↑+ H2O；FeCO3在被O2氧化最终生成Fe(OH)3而出现红褐色：4FeCO3 + O2 + H2O＝Fe(OH)3 ↓+ 4CO2↑；（4）SO42―的检验一般采用BaCl2溶液，根据溶液与BaCl2溶液反应是否有白色沉淀产生来判断溶液中是否存在SO42―。检验SO42-的操作是：取少量洗涤后的试液放入试管中，滴加盐酸酸化的氯化钡溶液，若无白色沉淀生成，则沉淀洗涤干净；（5）464kg FeCO3中含有Fe元素4×103mol，设产品中FeO xmol ，Fe2O3ymol，则有：x + 2y＝4×103，72x + 160y＝316.8×103，解得x＝2.2×103mol，y＝1.8×103mol，故Fe2O3的质量＝1.8×103mol×160g/mol＝288.0kg。