Question

某工厂酸性废液中含有Fe³⁺、Al³⁺、Fe²⁺、SO₄^2-，以该废液为原料制备Fe₂O₃的工艺流程如下(部分操作和条件略)：

已知：①NH₄HCO₃在热水中会分解。

②常温下，溶液中不同金属离子生成氢氧化物沉淀时的pH见下表：

金属离子(0.1mol·L^-l)	Fe^3+	Fe^2+	Al^3+
开始沉淀时的pH	2.4	7.6	3.4
完全沉淀时的pH	3.7	9.6	4.8

回答下列问题：

（1）写出“还原”步骤中反应的离子方程式：_________________________________。

（2）试剂X可选用_________（任写一种，填化学式），“滤渣”的主要成分是_________________。

（3）加入碳酸氢铵后过滤，发现滤液仍然浑浊，可能的原因是_________________________，用90℃热水洗涤FeCO₃沉淀的目的是______________________________________。

（4）若在实验室中灼烧FeCO₃应在_____________(填仪器名称)中进行，“灼烧氧化”发生的化学方程式为__________________________________。

（5）若工业上灼烧氧化174.0吨FeCO₃得到117.6吨产品，则该产品中Fe₂O₃的纯度为___________ (设产品中杂质只有FeO，保留一位小数)。

Answer

Fe+2H+=Fe2++ H2↑、Fe+2Fe3+=3Fe2+ NH3·H2O Fe和Al(OH)3 滤纸破损或者是过滤时滤液超过滤纸上缘等 洗去表面吸附的离子同时促进碳酸氢铵的分解 坩埚 4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2 81.6%

【解析】（1）“还原”是铁粉将Fe3+转化为Fe2+，同时与废液中的H+反应生成H2，反应的离子方程式为：Fe+2H+=Fe2++ H2↑和Fe+2Fe3+=3Fe2+，答案为; Fe+2H+=Fe2++ H2↑、Fe+2Fe3+=3Fe2+

（2）试剂X用于调节溶液的pH，使Al3+完全沉淀，选用NH3·H2O，不引入其它杂质，同时生成的碳酸氢铵便于除去；“滤渣”的主要成分是过量的铁粉和生成的Al(OH)3沉淀。答案为：NH3·H2O 、Fe和Al(OH)3

（3）过滤的过程中若把玻璃棒靠在三层滤纸上时不小心把滤纸戳破了，此时过滤出的滤液是混浊的；过滤时滤液液面高于滤纸的边缘时，滤液就会不经过滤纸而直接从滤纸和漏斗之间的空隙中流过，也会导致过滤出的滤液是混浊的；NH4HCO3在热水中会分解，用90℃热水洗涤FeCO3沉淀，目的是洗去表面吸附的离子同时促进碳酸氢铵的分解。答案为：滤纸破损或者是过滤时滤液超过滤纸上缘等 、洗去表面吸附的离子同时促进碳酸氢铵的分解

（4）实验室中灼烧固体通常在坩埚中进行，灼烧时FeCO3与氧气在高温下发生氧化还原反应，化学方程式为：4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2。答案为: 坩埚、4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2

（5）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=117.6、2x+y=，解得x=6mol，所以产物中Fe2O3的质量分数为81.6%。答案为：81.6%