Question

8．還原鐵粉是化工生產及實驗室中常用的還原劑，工業(yè)上以綠礬為原料制備還原鐵粉的工藝如圖1：

回答下列問題：
（1）酸溶過程中硫酸的作用是抑制Fe²⁺水解．
（2）轉化的目的是制得FeCO₃，加液時應將碳酸銨溶液加人到FeSO₄中，原因是防止生成氫氧化亞鐵．
（3）轉化過程中溫度不超過35℃，原因是防止碳酸銨受熱分解
（4）生成的FeCO₃沉淀需經充分洗滌，檢驗洗滌是否完全的方法是取少量最后一次洗滌液于試管，滴入鹽酸酸化的BaCl₂溶液，若無白色沉淀產生，表明沉淀已洗滌干凈．
（5）將FeCO₃濁液暴露在空氣中，固體表面變?yōu)榧t褐色，同時釋放CO₂，寫出該反應的化學方程式4FeCO₃+6H₂O+O₂=4Fe（OH）₃+4CO₂．
（6）在焙燒過程中需加入CaCO₃進行脫硫處理．如圖2為加CaCO₃和不加CaCO₃對還原鐵粉產率的影響，據圖分析CaCO₃的另一作用為分解產生CO₂與C反應生成還原劑CO．

Answer 1

分析 將綠礬溶于稀硫酸溶液，向其中滴加（NH₄）₂CO₃溶液，得到FeCO₃沉淀，靜置，過濾，洗滌，干燥，再將FeCO₃與煤粉一起焙燒，FeCO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$FeO+CO₂，C+CO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CO，CO+FeO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe+CO₂
最終制得還原鐵粉：
（1）硫酸亞鐵易水解而使其溶液呈酸性，酸能抑制亞鐵離子水解；
（2）在堿性條件下，FeSO₄容易生成氫氧化亞鐵；
（3）考慮碳酸銨受熱易分解；
（4）生成的FeCO₃沉淀表面有硫酸根離子，檢驗洗滌液中是否含有硫酸根離子可判斷沉淀是否洗滌干凈；
（5）FeCO₃濁液暴露在空氣中，固體表面變?yōu)榧t褐色，同時釋放CO₂，說明與氧氣生成了氫氧化鐵和二氧化碳，根據質量守恒可得；
（6）高溫下，碳酸鈣分解生成二氧化碳，二氧化碳能被碳還原生成一氧化碳．

解答 解：（1）硫酸亞鐵是強酸弱堿鹽，易水解而使其溶液呈酸性，向溶液中加入酸能抑制亞鐵離子水解，所以用稀硫酸代替水溶解綠礬；
故答案為：抑制Fe²⁺水解；
（2）堿性條件下，FeSO₄容易生成氫氧化亞鐵，將碳酸銨溶液加人到FeSO₄中為了防止生成氫氧化亞鐵；
故答案為：防止生成氫氧化亞鐵；
（3）碳酸銨受熱易分解，故轉化過程中溫度不超過35℃；
故答案為：防止碳酸銨受熱分解；
（4）FeCO₃沉淀易吸收硫酸根離子，硫酸根離子能和鋇離子反應生成白色沉淀，如果沉淀已經洗滌干凈，則其洗滌液中不含硫酸根離子，其檢驗方法是：取少量最后一次洗滌液于試管，滴入鹽酸酸化的BaCl₂溶液，若無白色沉淀產生，表明沉淀已洗滌干凈；
故答案為：取少量最后一次洗滌液于試管，滴入鹽酸酸化的BaCl₂溶液，若無白色沉淀產生，表明沉淀已洗滌干凈；
（5）FeCO₃濁液暴露在空氣中，固體表面變?yōu)榧t褐色為氫氧化鐵，同時釋放CO₂，反應的化學方程式為：4FeCO₃+6H₂O+O₂=4Fe（OH）₃+4CO₂；
故答案為：4FeCO₃+6H₂O+O₂=4Fe（OH）₃+4CO₂；
（6）高溫下，碳酸鈣分解生成二氧化碳，二氧化碳能被碳還原生成一氧化碳，所以加入碳酸鈣能增加一氧化碳的含量，則還原鐵粉的產率增大，
故答案為：分解產生CO₂與C反應生成還原劑CO．

點評 本題考查物質的制備，涉及物質的分離提純、離子的檢驗、實驗條件的控制等，題目難度中等，關鍵是明確制備原理及化學實驗基本操作．