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铁盐是中学化学常见的盐.下面是以富含硫酸亚铁的工业废液为原料生产氧化铁和制备草酸亚铁晶体(FeC2O3•xH2O)的工艺流程图(部分操作和条件略).请回答下列问题:已知:①pH>4时
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铁盐是中学化学常见的盐.下面是以富含硫酸亚铁的工业废液为原料生产氧化铁和制备草酸亚铁晶体(FeC2O3•xH2O )的工艺流程图(部分操作和条件略).
请回答下列问题:
已知:①pH>4时,Fe2+易被氧气氧化;②NH4HCO3在热水中会分解;
③几种物质的溶解度(g/l00g H2O)如下
(1)流程图步骤Ⅰ中,在提纯时需要加足量的铁屑的原因是___.
(2)在生产氧化铁的步骤Ⅲ中,生成FeCO3的离子方程式是___.
(3)上述流程图制备草酸亚铁过程中,用稀硫酸调溶液pH至1〜2的目的是___,___趁热过滤的原因是___.
(4)己知煅烧FeCO3的化学方程式是4FeCO3+O2═2Fe2O3+4CO2.现煅烧464.0kg的FeCO3,得到316.8kg产品.若产品中杂质只有FeO.则该产品中Fe2O3的质量是___kg.
(5)已知:某温度时,Ksp(FeC2O4)=1.0×10-6.Ksp(CaC2O4)=2.0×10-9,此温度下,FeC2O4若要在CaCl2溶液中开始转化为CaC2O4,则CaCl2的浓度必须不低于___mol•L-1.
(6)草酸(HzC2O4)是一种二元弱酸,广泛分布于动植物体中.已知0.1mol•L-1KHC2O4溶液呈酸性.下列说法正确的是___(填字母序号)a、0.1mol•L-1KHC2O4溶液中:c(K+)+c(H+)═c(HC2O4-)+2c(C2O42-)+c(OH- )
b.0.1mol•L-1KHC2O4溶液中:c(K+)>c(HC2O4-)>c((H2C2O4)>c(C2O42-)
C.0.1mol/LKHC2O4溶液中滴加等浓度NaOH溶液至中性:c(K+)>c(Na+)
d.浓度均为0.lmol•L-1KHC2O4和K2C2O4的混合溶液中:2c(K+)═c(HC2O4-)+c(C2O42-)
请回答下列问题:
已知:①pH>4时,Fe2+易被氧气氧化;②NH4HCO3在热水中会分解;
③几种物质的溶解度(g/l00g H2O)如下
FeS04•7H2O | (NH4)2SO4 | FeSO4•(NH4)2SO4•6H2O | |
20℃ | 48 | 75 | 37 |
60℃ | 101 | 88 | 38 |
(2)在生产氧化铁的步骤Ⅲ中,生成FeCO3的离子方程式是___.
(3)上述流程图制备草酸亚铁过程中,用稀硫酸调溶液pH至1〜2的目的是___,___趁热过滤的原因是___.
(4)己知煅烧FeCO3的化学方程式是4FeCO3+O2═2Fe2O3+4CO2.现煅烧464.0kg的FeCO3,得到316.8kg产品.若产品中杂质只有FeO.则该产品中Fe2O3的质量是___kg.
(5)已知:某温度时,Ksp(FeC2O4)=1.0×10-6.Ksp(CaC2O4)=2.0×10-9,此温度下,FeC2O4若要在CaCl2溶液中开始转化为CaC2O4,则CaCl2的浓度必须不低于___mol•L-1.
(6)草酸(HzC2O4)是一种二元弱酸,广泛分布于动植物体中.已知0.1mol•L-1KHC2O4溶液呈酸性.下列说法正确的是___(填字母序号)a、0.1mol•L-1KHC2O4溶液中:c(K+)+c(H+)═c(HC2O4-)+2c(C2O42-)+c(OH- )
b.0.1mol•L-1KHC2O4溶液中:c(K+)>c(HC2O4-)>c((H2C2O4)>c(C2O42-)
C.0.1mol/LKHC2O4溶液中滴加等浓度NaOH溶液至中性:c(K+)>c(Na+)
d.浓度均为0.lmol•L-1KHC2O4和K2C2O4的混合溶液中:2c(K+)═c(HC2O4-)+c(C2O42-)
▼优质解答
答案和解析
富含FeSO4的工业废液为原料生产Fe2O3和制备草酸亚铁晶体(FeC2O3•xH2O )首先从废液中提纯并结晶出FeSO4•7H2O,将FeSO4•7H2O配制成溶液,FeSO4溶液与稍过量的NH4HCO3溶液混合,得到含FeCO3的浊液,将浊液过滤,用90℃热水洗涤沉淀,干燥后得到FeCO3固体,煅烧FeCO3,得到Fe2O3固体;FeSO4•7H2O中加入硫酸铵,根据溶解度随温度的变化关系,蒸发浓缩得到硫酸亚铁与硫酸铵的结晶水合物,加入稀硫酸和草酸可制备FeC2O3•xH2O,
(1)由于废液中含有三价铁,Fe可以和三价铁反应生成亚铁离子,即Fe+2Fe3+=3Fe2+,
故答案为:除去废液中的2Fe3+(或Fe+2Fe3+=3Fe2+);
(2)FeSO4溶液与稍过量的NH4HCO3溶液混合,亚铁离子和碳酸氢根离子双水解生成碳酸亚铁和二氧化碳,即Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+CO2↑+H2O,生成的碳酸亚铁中,亚铁离子易被氧气氧化为三价铁,即4FeCO3+O2+6H2O=4CO2↑+4Fe(OH)3,
故答案为:Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+CO2↑+H2O;
(3)FeSO4•7H2O配制成溶液的过程中,亚铁离子易水解,Fe2++2H2O⇌Fe(OH)2+2H+,加入硫酸配制可以使得化学平衡逆向移动,抑制水解;pH>4时,Fe2+易被氧气氧化,故用稀硫酸调溶液pH至1〜2的目的也是为了防止二价铁离子被氧化;趁热过滤是为了增大杂质的溶解度(防止低温时杂质析出),影响产品的纯度,
故答案为:防止亚铁离子水解,防止亚铁离子氧化;增大杂质的溶解度(防止低温时杂质析出),影响产品的纯度;
(4)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=316800;(2x+y)×116=464000,解得x=1800mol,所以产物中Fe2O3的质量160g/mol×1800mol=288000g=288.0kg,
故答案为:288.0;
(5)在饱和FeC2O4溶液中c(C2O42-)=
=10-3mol/L,Ksp(CaC2O4)=c(Ca2+)×c(C2O42-)=2.0×10-9,则c(Ca2+)=
=2.0×10-6mol/L,所以CaCl2的浓度必须不低于2.0×10-6mol/L,
故答案为:2.0×10-6;
(6)a.0.1mol•L-1KHC2O4溶液中,根据电荷守恒可知:c(K+)+c(H+)=c(HC2O4-)+2c(C2O42-)+c(OH-),故a正确;
b.0.1mol•L-1 KHC2O4溶液中,溶液呈酸性,说明HC2O4-电离程度大于其水解程度,则c(C2O42-)>c(H2C2O4),则离子浓度大小为:c(K+)>c(HC2O4-)>c(C2O42-)>c(H2C2O4),故b错误;
c.0.1mol/L KHC2O4溶液中滴加等浓度NaOH溶液至中性,当钾离子与钠离子浓度相等时,反应生成草酸钠和草酸钾,溶液呈碱性,若为中性,则氢氧化钠应该少量,故c(K+)>c(Na+),故c正确;
d.浓度均为0.1mol•L-1 KHC2O4和K2C2O4的混合溶液中,根据物料守恒可得:2c(K+)=3c(HC2O4-)+3c(C2O42-)+3c(H2C2O4),故d错误;
故答案为:ac.
(1)由于废液中含有三价铁,Fe可以和三价铁反应生成亚铁离子,即Fe+2Fe3+=3Fe2+,
故答案为:除去废液中的2Fe3+(或Fe+2Fe3+=3Fe2+);
(2)FeSO4溶液与稍过量的NH4HCO3溶液混合,亚铁离子和碳酸氢根离子双水解生成碳酸亚铁和二氧化碳,即Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+CO2↑+H2O,生成的碳酸亚铁中,亚铁离子易被氧气氧化为三价铁,即4FeCO3+O2+6H2O=4CO2↑+4Fe(OH)3,
故答案为:Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+CO2↑+H2O;
(3)FeSO4•7H2O配制成溶液的过程中,亚铁离子易水解,Fe2++2H2O⇌Fe(OH)2+2H+,加入硫酸配制可以使得化学平衡逆向移动,抑制水解;pH>4时,Fe2+易被氧气氧化,故用稀硫酸调溶液pH至1〜2的目的也是为了防止二价铁离子被氧化;趁热过滤是为了增大杂质的溶解度(防止低温时杂质析出),影响产品的纯度,
故答案为:防止亚铁离子水解,防止亚铁离子氧化;增大杂质的溶解度(防止低温时杂质析出),影响产品的纯度;
(4)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=316800;(2x+y)×116=464000,解得x=1800mol,所以产物中Fe2O3的质量160g/mol×1800mol=288000g=288.0kg,
故答案为:288.0;
(5)在饱和FeC2O4溶液中c(C2O42-)=
1.0×10-6 |
2.0×10-9 |
10-3 |
故答案为:2.0×10-6;
(6)a.0.1mol•L-1KHC2O4溶液中,根据电荷守恒可知:c(K+)+c(H+)=c(HC2O4-)+2c(C2O42-)+c(OH-),故a正确;
b.0.1mol•L-1 KHC2O4溶液中,溶液呈酸性,说明HC2O4-电离程度大于其水解程度,则c(C2O42-)>c(H2C2O4),则离子浓度大小为:c(K+)>c(HC2O4-)>c(C2O42-)>c(H2C2O4),故b错误;
c.0.1mol/L KHC2O4溶液中滴加等浓度NaOH溶液至中性,当钾离子与钠离子浓度相等时,反应生成草酸钠和草酸钾,溶液呈碱性,若为中性,则氢氧化钠应该少量,故c(K+)>c(Na+),故c正确;
d.浓度均为0.1mol•L-1 KHC2O4和K2C2O4的混合溶液中,根据物料守恒可得:2c(K+)=3c(HC2O4-)+3c(C2O42-)+3c(H2C2O4),故d错误;
故答案为:ac.
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