Question

【題目】某工廠酸性廢液中含有Fe3+、Al3+、Fe2+、SO42-，以該廢液為原料制備Fe2O3的工藝流程如下(部分操作和條件略)：

已知：①NH4HCO3在熱水中會分解。

②常溫下，溶液中不同金屬離子生成氫氧化物沉淀時的pH見下表：

金屬離子(0.1mol·L-l)	Fe3+	Fe2+	Al3+
開始沉淀時的pH	2.4	7.6	3.4
完全沉淀時的pH	3.7	9.6	4.8

回答下列問題：

（1）寫出“還原”步驟中反應(yīng)的離子方程式：_________________________________。

（2）試劑X可選用_________（任寫一種，填化學(xué)式），“濾渣”的主要成分是_________________。

（3）加入碳酸氫銨后過濾，發(fā)現(xiàn)濾液仍然渾濁，可能的原因是_________________________，用90℃熱水洗滌FeCO3沉淀的目的是______________________________________。

（4）若在實(shí)驗(yàn)室中灼燒FeCO3應(yīng)在_____________(填儀器名稱)中進(jìn)行，“灼燒氧化”發(fā)生的化學(xué)方程式為__________________________________。

（5）若工業(yè)上灼燒氧化174.0噸FeCO3得到117.6噸產(chǎn)品，則該產(chǎn)品中Fe2O3的純度為___________ (設(shè)產(chǎn)品中雜質(zhì)只有FeO，保留一位小數(shù))。

Answer 1

【答案】 Fe+2H+=Fe2++ H2↑、Fe+2Fe3+=3Fe2+ NH3·H2O Fe和Al(OH)3 濾紙破損或者是過濾時濾液超過濾紙上緣等 洗去表面吸附的離子同時促進(jìn)碳酸氫銨的分解 坩堝 4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2 81.6%

【解析】（1）“還原”是鐵粉將Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe2+，同時與廢液中的H+反應(yīng)生成H2，反應(yīng)的離子方程式為：Fe+2H+=Fe2++ H2↑和Fe+2Fe3+=3Fe2+，答案為; Fe+2H+=Fe2++ H2↑、Fe+2Fe3+=3Fe2+

（2）試劑X用于調(diào)節(jié)溶液的pH，使Al3+完全沉淀，選用NH3·H2O，不引入其它雜質(zhì)，同時生成的碳酸氫銨便于除去；“濾渣”的主要成分是過量的鐵粉和生成的Al(OH)3沉淀。答案為：NH3·H2O 、Fe和Al(OH)3

（3）過濾的過程中若把玻璃棒靠在三層濾紙上時不小心把濾紙戳破了，此時過濾出的濾液是混濁的；過濾時濾液液面高于濾紙的邊緣時，濾液就會不經(jīng)過濾紙而直接從濾紙和漏斗之間的空隙中流過，也會導(dǎo)致過濾出的濾液是混濁的；NH4HCO3在熱水中會分解，用90℃熱水洗滌FeCO3沉淀，目的是洗去表面吸附的離子同時促進(jìn)碳酸氫銨的分解。答案為：濾紙破損或者是過濾時濾液超過濾紙上緣等 、洗去表面吸附的離子同時促進(jìn)碳酸氫銨的分解

（4）實(shí)驗(yàn)室中灼燒固體通常在坩堝中進(jìn)行，灼燒時FeCO3與氧氣在高溫下發(fā)生氧化還原反應(yīng)，化學(xué)方程式為：4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2。答案為: 坩堝、4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2

（5）假設(shè)Fe2O3物質(zhì)的量為x mol，F(xiàn)eO的物質(zhì)的量為y mol，那么滿足：160x+72y=117.6、2x+y=，解得x=6mol，所以產(chǎn)物中Fe2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為81.6%。答案為：81.6%