Question

4．工業(yè)上利用生產(chǎn)鈦白的副產(chǎn)品硫酸亞鐵制備還原鐵粉的流程如圖
（1）“轉(zhuǎn)化”時(shí)在溶液中生成了FeCO₃沉淀，從四種基本反應(yīng)類(lèi)型來(lái)看，該反應(yīng)的類(lèi)型是復(fù)分解反應(yīng)；“過(guò)濾”后得到的濾液中的溶質(zhì)有（NH₄）₂SO₄和（NH₄）₂CO₃（填化學(xué)式）
（2）“干燥”過(guò)程中有少量的FeCO₃轉(zhuǎn)化為FeOOH和CO₂，此時(shí)與FeCO₃反應(yīng)的物質(zhì)有O₂（填化學(xué)式）；FeCO₃和FeOOH在空氣中焙燒轉(zhuǎn)化為Fe₂O₃，寫(xiě)出Fe₂O₃在高溫條件下與C反應(yīng)生成Fe和CO₂的化學(xué)方程式3C+2Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Fe+3CO₂↑．
（3）制得的還原鐵粉中含有Fe和少量Fe_xC．為確定Fe_xC的化學(xué)式，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：
①取14.06g還原鐵粉在氧氣流中充分加熱，得到0.22gCO₂；
②另取相同質(zhì)量的還原鐵粉與足量稀硫酸充分反應(yīng)（Fe_xC與稀硫酸不反應(yīng)），得到0.48gH₂．Fe_xC的化學(xué)式是Fe${\;}_{{\;}_{2}}$C．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)反應(yīng)原理分析 反應(yīng)類(lèi)型；
（2）根據(jù)FeCO₃易被氧氣氧化為FeOOH，同時(shí)生成二氧化碳；碳可把氧化鐵還原為鐵寫(xiě)出化學(xué)反應(yīng)式；
（3）根據(jù)反應(yīng)前后元素守恒進(jìn)行分析解答．

解答 解：
（1）根據(jù)反應(yīng)流程可知：硫酸亞鐵與碳酸銨反應(yīng)，生成碳酸鐵沉淀和硫酸銨，該反應(yīng)是兩種化合物相互交換成分，生成兩種新的化合物，屬于復(fù)分解反應(yīng)；由于碳酸銨過(guò)量，“過(guò)濾”后得到的濾液中的溶質(zhì)有（NH₄）₂SO₄和（NH₄）₂CO₃；
（2）“干燥”過(guò)程中有少量的FeCO₃轉(zhuǎn)化為FeOOH和CO₂，此時(shí)與FeCO₃反應(yīng)的物質(zhì)有氧氣，碳可把氧化鐵還原為鐵，同時(shí)生成二氧化碳，化學(xué)方程式為：3C+2Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Fe+3CO₂↑；
（3）0.22g二氧化碳中所含C元素的質(zhì)量為：0.22g×$\frac{12}{44}$=0.06g，設(shè)生成0.48g氫氣需要單質(zhì)鐵的質(zhì)量為a
Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑
56                          2
a                             0.48g
$\frac{56}{a}=\frac{2}{0.48g}$
a=13.44g
則量Fe_xC中鐵元素的質(zhì)量為14.06g-13.44g-0.06g=0.56g
Fe_xC中鐵、碳元素的質(zhì)量比為56x：12=0.56g：0.06g
x=2
故Fe_xC的化學(xué)式為Fe${\;}_{{\;}_{2}}$C．
答案：
（1）復(fù)分解反應(yīng)；（NH₄）₂SO₄；（NH₄）₂CO₃；
（2）O₂；3C+2Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Fe+3CO₂↑；
（3）Fe${\;}_{{\;}_{2}}$C．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，明確物質(zhì)的性質(zhì)是解本題關(guān)鍵，會(huì)根據(jù)圖象進(jìn)行分析解答，難度中等．