Question

【題目】硫酸亞鐵銨(NH4)2Fe(SO4)26H2O又稱莫爾鹽，是淺綠色晶體。用硫鐵礦(主要含FeS2、SiO2等)制備莫爾鹽的流程如下：

已知：FeS2與H2SO4不反應(yīng)。相應(yīng)物質(zhì)的溶解度曲線如下圖。

(1)FeS2中S元素的化合價為______。

(2)硫鐵礦焙燒的主反應(yīng)是：4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2，加快硫鐵礦焙燒速率的措施有______(寫兩點即可)。

(3)加H2SO4酸浸，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為______。

(4)“還原”時，Fe3+可通過反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ被FeS2還原。反應(yīng)Ⅰ為：FeS2 +14Fe3+ +8H2O===15Fe2++ 2SO42—+16H+反應(yīng)Ⅱ的離子方程式為：______。

(5)得到莫爾鹽晶體的操作是：蒸發(fā)濃縮、結(jié)晶、過濾、洗滌。結(jié)晶、過濾時選擇的適宜溫度為60℃，解釋選擇該溫度的原因______。

(6)為證明所得莫爾鹽晶體中含有Fe2+和NH4+，實驗方法是取其少量溶液于一支試管中，______，證明含有Fe2+和NH4+。

Answer 1

【答案】－1 將硫鐵礦粉碎、增大通入空氣的量或提高焙燒溫度 Fe2O3+ 6H+ = 2Fe3++3H2O FeS2 +2Fe3+ = 3Fe2++2S 60℃時，硫酸亞鐵晶體的溶解度最大，硫酸銨較大，均比莫爾鹽溶解度大，結(jié)晶時不宜析出，因此，選擇60℃結(jié)晶、過濾，得到莫爾鹽晶體的純度更高 加入適量濃氫氧化鈉溶液，溶液中的白色沉淀迅速變灰綠，最終變?yōu)榧t褐色(1分)；微熱，用濕潤的紅色石蕊試紙接近試管口，觀察到濕潤的紅色石蕊試紙變藍(1分)，證明含有Fe2+和NH4+

【解析】

硫鐵礦焙燒時，FeS2與氧氣高溫下反應(yīng)生成氧化鐵和二氧化硫；加入稀硫酸，稀硫酸與氧化鐵反應(yīng)生成硫酸鐵和水；硫酸鐵和FeS2反應(yīng)生成硫酸亞鐵、硫（或硫酸）；硫酸亞鐵溶液與硫酸銨溶液按一定比例混合，經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥得硫酸亞鐵銨晶體。

（1）FeS2中Fe元素呈+2價，S元素呈—1價，故答案為：—1價；

（2）焙燒時，如果將硫鐵礦粉碎，增大固體表面積，增加反應(yīng)物的接觸面積，可以加快硫鐵礦焙燒速率；如果鼓入過量空氣，增大氧氣濃度，可以加快硫鐵礦焙燒速率；如果升高溫度，增大活化分子數(shù)，可以加快反應(yīng)速率，故答案為：將硫鐵礦粉碎、增大通入空氣的量或提高焙燒溫度；

（3）加H2SO4酸浸時，氧化鐵與硫酸反應(yīng)生成硫酸鐵和水，反應(yīng)的離子方程式為Fe2O3+ 6H+ = 2Fe3++3H2O。故答案為：Fe2O3+ 6H+ = 2Fe3++3H2O；

（4）由流程圖可知，“還原”時，Fe3+和FeS2反應(yīng)生成硫酸亞鐵、硫（或硫酸），則反應(yīng)Ⅱ為FeS2 +2Fe3+ = 3Fe2++2S，故答案為：FeS2 +2Fe3+ = 3Fe2++2S；

（5）由圖可知，當溫度為60℃時，硫酸亞鐵晶體的溶解度最大，硫酸銨較大，均比莫爾鹽溶解度大，結(jié)晶時不宜析出，因此，選擇60℃結(jié)晶、過濾，得到莫爾鹽晶體的純度更高，故答案為：60℃時，硫酸亞鐵晶體的溶解度最大，硫酸銨較大，均比莫爾鹽溶解度大，結(jié)晶時不宜析出，因此，選擇60℃結(jié)晶、過濾，得到莫爾鹽晶體的純度更高；

（6）Fe2+和NH4+均能與堿反應(yīng)，Fe2+與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，溶液中立即生成白色沉淀，白色沉淀迅速變灰綠，最終變?yōu)榧t褐色；NH4+微熱與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，生成能使紅色石蕊試紙變藍的氣體，故答案為：加入適量濃氫氧化鈉溶液，溶液中的白色沉淀迅速變灰綠，最終變?yōu)榧t褐色；微熱，用濕潤的紅色石蕊試紙接近試管口，觀察到濕潤的紅色石蕊試紙變藍，證明含有Fe2+和NH4+。