Question

綠礬（FeSO₄?7H₂O）的一種綜合利用工藝如下：

（1）綠礬與NH₄HCO₃在溶液中按物質(zhì)的量之比1：2反應，有CO₂生成，反應的離子方程式為______．
（2）隔絕空氣進行“焙燒”，鐵元素的轉化途徑是FeCO₃　　FeO　 Fe，實際作還原劑的是CO．寫出“焙燒”過程中各步反應的化學方程式______．
（3）“除雜”步驟為：向母液中通入含臭氧的空氣、調(diào)節(jié)pH、過濾，除去的雜質(zhì)離子是______．
（4）母液“除雜”后，欲得到（NH₄）₂SO₄粗產(chǎn)品，操作步驟依次為真空蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、______．濃縮時若溫度過高，產(chǎn)品中將混有NH₄HSO₄，運用化學平衡移動原理解釋其原因______．
（5）綠礬的另一種綜合利用方法是：綠礬脫水后在有氧條件下焙燒，F(xiàn)eSO₄轉化為Fe₂O₃和硫的氧化物．分析下表實驗數(shù)據(jù)，為了提高SO₃的含量，可采取的措施是______．

空氣通入量/L?s-1	溫度/℃	SO2含量/%	SO3含量/%
0.02	850	45.4	54.6
0.06	850	30.5	69.5
0.10	850	11.1	88.9
0.10	810	11.1	88.9
0.10	890	11.2	88.8

Answer 1

解：（1）流程圖分析，綠礬與NH₄HCO₃在溶液中按物質(zhì)的量之比1：2反應，有CO₂生成，綠礬加入碳酸氫銨得到碳酸亞鐵，同時生成二氧化碳，依據(jù)原子守恒電荷守恒寫出離子方程式為：
Fe²⁺+2HCO₃^-=CO₂↑+FeCO₃↓+H₂O，
故答案為：Fe²⁺+2HCO₃^-=CO₂↑+FeCO₃↓+H₂O；
（2）鐵元素的轉化途徑是FeCO₃ FeO Fe，還原劑是加入的煤生成的一氧化碳，轉化關系中碳酸亞鐵隔絕空氣受熱分解生成氧化亞鐵和 二氧化碳，二氧化碳和碳反應生成還原劑一氧化碳；一氧化碳還原氧化亞鐵為金屬鐵；反應的化學方程式為：FeCO₃FeO+CO₂↑、C+CO₂2CO、CO+FeOFe+CO₂，
故答案為：FeCO₃FeO+CO₂↑、C+CO₂2CO、CO+FeOFe+CO₂；
（3）綠礬溶解和碳酸氫銨反應后的濾液中含有亞鐵離子；向母液中通入含臭氧的空氣氧化亞鐵離子為鐵離子、調(diào)節(jié)pH鐵離子全部沉淀、過濾，除去的雜質(zhì)離子是Fe²⁺，
故答案為：Fe²⁺；
（4）母液“除雜”后，得到（NH₄）₂SO₄粗產(chǎn)品，可知結晶析出的晶體需要通過過濾方法得到固體，銨根離子水解是吸熱反應，升高溫度平衡向吸熱反應方向進行，即向銨根離子水解方向進行，溫度較高氨氣放出促進平衡正向進行，溶液酸性增強生成硫酸氫銨，
故答案為：過濾；NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺，溫度過高一水合氨分解氨氣揮發(fā)，平衡正向進行，酸性增強生成硫酸氫銨；
（5）依據(jù)圖表數(shù)據(jù)分析改變溫度對三氧化硫的量影響不大，改變空氣的量會提高二氧化硫的轉化率得到三氧化硫增多，故答案為：增大空氣通入量．
分析：（1）依據(jù)流程圖分析，綠礬加入碳酸氫銨得到碳酸亞鐵，同時生成二氧化碳，結合碳酸亞鐵溶解性小于氫氧化亞鐵，離子方程式遵循原子守恒、電荷守恒寫出；
（2）鐵元素的轉化途徑是FeCO₃ FeO Fe，還原劑是加入的煤生成的一氧化碳，轉化關系中碳酸亞鐵隔絕空氣受熱分解生成氧化亞鐵和 二氧化碳，二氧化碳和碳反應生成還原劑一氧化碳；一氧化碳還原氧化亞鐵為金屬鐵；
（3）綠礬溶解和碳酸氫銨反應后的濾液中含有亞鐵離子；
（4）依據(jù)母液“除雜”后，欲得到（NH₄）₂SO₄粗產(chǎn)品可知結晶析出的晶體需要通過過濾方法得到固體，銨根離子水解是吸熱反應，升高溫度平衡向銨根離子水解方向進行，溫度較高氨氣放出促進平衡正向進行，溶液酸性增強；
（5）依據(jù)圖表數(shù)據(jù)分析，溫度變化對三氧化硫含量影響不大，通入空氣增多增大二氧化硫轉化率，三氧化硫含量增大．
點評：本題考查了物質(zhì)制備的流程分析判斷，鐵元素及其化合物性質(zhì)的應用，分離混合物的實驗操作和方法應用，平衡影響因素的分析判斷，題目難度中等．