Question

3．磁材氧化鐵的化學名稱是氧化鐵（Fe₂O₃），它是電子、電信工業的磁性材料，工業上采用生產鈦白粉的下腳料（含大量FeSO₄的廢液）為原料來制備磁材氧化鐵．

已知煅燒中的化學反應方程式為：FeCO₃→FeO+CO₂↑，4FeO+O₂→2Fe₂O₃
（1）用98%的H₂SO₄的配制500mL的20%的H₂SO₄，所需玻璃儀器是ABEF
A、玻璃棒  B、燒杯 C、漏斗  D、250mL容量瓶  E、500mL容量瓶   F、膠頭滴管
（2）濃縮結晶后得到的晶體是FeSO₄•7H₂O（填化學式），A中溶質是（NH₄）₂SO₄；
（3）此溶液中各離子的濃度比較大小為：c（SO₄^2-）＞c（Fe²⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）．
（4）20%H₂SO₄和鐵皮的作用分別是硫酸作用Fe²⁺抑制的水解，鐵皮的作用防止Fe³⁺的氧化．
（5）檢驗濾液中含有NH₄⁺的方法是在試管中取濾液少許，加入足量的NaOH溶液，加熱，用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗，若試紙變蘭色，則證明濾液中含有NH₄⁺．．
（6）寫出步驟“合成”中發生的化學變化（用化學方程式表示）：FeSO₄+2NH₄HCO₃→FeCO₃↓+（NH₄）₂SO₄+CO₂↑+H₂O．

Answer 1

分析 （1）依據配制一定物質的量濃度溶液的一般步驟選擇合適的儀器；
（2）下腳料中含有硫酸亞鐵，向稀硫酸、鐵片發生反應生成硫酸亞鐵，且稀硫酸能抑制硫酸亞鐵水解，然后向溶液中加入絮凝劑和水，得到吸附雜質的絮凝劑，然后過濾得到濾液，濃縮結晶濾液，得到FeSO₄•7H₂O，然后向溶液中加入碳酸氫銨，發生的反應為FeSO₄+2NH₄HCO₃=FeCO₃↓+（ NH₄）₂ SO₄+CO₂↑+H₂O，然后洗滌過濾得到A，濾液A為（NH₄）₂ SO₄；
（3）硫酸銨是強酸弱堿鹽，銨根離子水解導致溶液呈酸性，但水解程度較小；
（4）二價鐵離子具有還原性，容易被氧化，硫酸亞鐵為強酸弱堿鹽，水解顯酸性；
（5）根據氨氣為堿性氣體設計實驗方法；
（6）硫酸亞鐵與 碳酸氫銨反應生成碳酸鐵、硫酸銨和二氧化碳、水．

解答 解：（1）配制一定物質的量濃度溶液的一般步驟：計算、量取、稀釋、移液、洗滌、定容等，用到的儀器有：燒杯、玻璃棒、250mL容量瓶、膠頭滴管，
故選：ABEF；
（2）下腳料中含有硫酸亞鐵，向稀硫酸、鐵片發生反應生成硫酸亞鐵，且稀硫酸能抑制硫酸亞鐵水解，然后向溶液中加入絮凝劑和水，得到吸附雜質的絮凝劑，然后過濾得到濾液，濃縮結晶濾液，得到FeSO₄•7H₂O，然后向溶液中加入碳酸氫銨，發生的反應為FeSO₄+2NH₄HCO₃=FeCO₃↓+（ NH₄）₂ SO₄+CO₂↑+H₂O，然后洗滌過濾得到A，濾液A為（NH₄）₂ SO₄；
故答案為：FeSO₄•7H₂O；（ NH₄）₂ SO₄；
（3）硫酸銨是強酸弱堿鹽，銨根離子水解導致溶液呈酸性，但水解程度較小，根據電荷守恒得c（NH₄⁺）＞c（SO₄^2-），此溶液中各離子的濃度比較大小為：c（NH₄⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（H⁺）＞c（OH^-），
故答案為：c（SO₄^2-）＞c（Fe²⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）；
（4）二價鐵離子具有還原性，容易被氧化，硫酸亞鐵為強酸弱堿鹽，水解顯酸性，所以要保存硫酸亞鐵不變質，應加入硫酸和鐵，硫酸作用Fe²⁺抑制的水解，鐵皮的作用防止Fe³⁺的氧化；
故答案為：硫酸作用Fe²⁺抑制的水解，鐵皮的作用防止Fe²⁺的氧化；
（5）銨根離子的檢驗方法是：加入堿性較強的溶液并加熱，如果能生成使濕潤的紫色石蕊試紙變藍的氣體，則可證明銨根離子的存在，
故答案為：在試管中取濾液少許，加入足量的NaOH溶液，加熱，用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗，若試紙變蘭色，則證明濾液中含有NH₄⁺；
（6）硫酸亞鐵與 碳酸氫銨反應生成碳酸鐵、硫酸銨和二氧化碳、水，化學方程式：FeSO₄+2NH₄HCO₃→FeCO₃↓+（ NH₄）₂ SO₄+CO₂↑+H₂O；
故答案為：FeSO₄+2NH₄HCO₃→FeCO₃↓+（ NH₄）₂ SO₄+CO₂↑+H₂O．

點評 本題通過氧化鐵的制備為載體考查了化學方程式的書寫、離子濃度大小比較、鹽類水解的應用，題目難度中等．