Question

【題目】以硫鐵礦燒渣(主要成分Fe2O3、SiO2，少量的Fe3O4、Al2O3、MgO)生產(chǎn)安全高效的水處理劑高鐵酸鉀(K2FeO4)的工藝流程如下：

已知：FeO42﹣在強(qiáng)堿性溶液中穩(wěn)定，但在Fe(OH)3催化作用下會(huì)發(fā)生分解。

(1)“酸浸”時(shí)加入硫酸的量不宜過(guò)多的原因是_____。

(2)“氧化”時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_____。

(3)在控制其他條件不變的情況下，探究保持Fe2(SO4)3和NaOH總質(zhì)量不變，改變其質(zhì)量比對(duì)K2FeO4產(chǎn)率的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示，當(dāng)質(zhì)量比大于0.55時(shí)K2FeO4的產(chǎn)率下降的原因可能是_____。

(4)“過(guò)濾2”產(chǎn)生的濾渣的主要成分為_____(填化學(xué)式)，“過(guò)濾3”所得濾液中含有的陰離子有OH﹣、Cl﹣、SO42﹣、_____、_____(填化學(xué)式)。

(5)K2FeO4可將水中的H2S氧化為硫酸鹽，同時(shí)K2FeO4被還原為Fe(OH)3，則反應(yīng)時(shí)K2FeO4與H2S的物質(zhì)的量之比為_____。

Answer 1

【答案】可以減少“氧化”步驟中NaOH的用量 2Fe3++3ClO﹣+10OH﹣═2FeO42﹣+3Cl﹣+5H2O 當(dāng)硫酸鐵跟氫氧化鈉的質(zhì)量比增大到一定程度時(shí)，過(guò)多的Fe3+與NaOH反應(yīng)生成Fe(OH)3，Fe(OH)3可以加速K2FeO4的分解，從而使K2FeO4的產(chǎn)率下降 Mg(OH)2 FeO42﹣ AlO2﹣ 8：3

【解析】

硫鐵礦燒渣(主要成分Fe2O3、SiO2，少量的Fe3O4、Al2O3、MgO)加入稀硫酸、過(guò)氧化氫，濾渣1為二氧化硅，濾液中含有鐵離子、氯離子和鎂離子，加入次氯酸鈉溶液和氫氧化鈉溶液，混合發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成高鐵酸鈉、氯化鈉和水，過(guò)濾除去氫氧化鎂，濾液中加入氫氧化鉀溶液實(shí)現(xiàn)高鐵酸鈉轉(zhuǎn)化為高鐵酸鉀沉淀，冷卻結(jié)晶過(guò)濾得到高鐵酸鉀固體，上述工藝得到的高鐵酸鉀常含有雜質(zhì)，“過(guò)濾3”所得濾液中含有的陰離子有OH﹣、Cl﹣、SO42﹣、FeO42﹣、AlO2﹣，可用重結(jié)晶法提純，以此解答該題。

硫鐵礦燒渣(主要成分Fe2O3、SiO2，少量的Fe3O4、Al2O3、MgO)加入稀硫酸、過(guò)氧化氫，濾渣1為二氧化硅，濾液中含有鐵離子、氯離子和鎂離子，加入次氯酸鈉溶液和氫氧化鈉溶液，混合發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成高鐵酸鈉、氯化鈉和水，過(guò)濾除去氫氧化鎂，濾液中加入氫氧化鉀溶液實(shí)現(xiàn)高鐵酸鈉轉(zhuǎn)化為高鐵酸鉀沉淀，冷卻結(jié)晶過(guò)濾得到高鐵酸鉀固體，上述工藝得到的高鐵酸鉀常含有雜質(zhì)，“過(guò)濾3”所得濾液中含有的陰離子有OH﹣、Cl﹣、SO42﹣、FeO42﹣、AlO2﹣，可用重結(jié)晶法提純，以此解答該題。

(1)為避免后續(xù)反應(yīng)消耗較多的氫氧化鈉，則“酸浸”時(shí)加入硫酸的量不宜過(guò)多；

(2)“氧化”時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Fe3++3ClO﹣+10OH﹣═2FeO42﹣+3Cl﹣+5H2O；

(3)題給信息中FeO42﹣在強(qiáng)堿性溶液中穩(wěn)定，但在Fe(OH)3催化作用下會(huì)發(fā)生分解，由圖象可知，當(dāng)質(zhì)量比大于0.55時(shí)，過(guò)多的Fe3+與NaOH反應(yīng)生成Fe(OH)3，Fe(OH)3可以加速K2FeO4的分解，從而使K2FeO4的產(chǎn)率下降；

(4)濾渣2含有氫氧化鎂，“過(guò)濾3”所得濾液中含有的陰離子有OH﹣、Cl﹣、SO42﹣、FeO42﹣、AlO2﹣；

(5)K2FeO4可將水中的H2S氧化為硫酸鹽，同時(shí)K2FeO4被還原為Fe(OH)3，反應(yīng)中Fe元素化合價(jià)由+6價(jià)降低為+3價(jià)，S元素化合價(jià)由﹣2價(jià)升高為+6價(jià)，則根據(jù)電子得失守恒可知K2FeO4與H2S的物質(zhì)的量之比為8：3。