Question

1．以硫鐵礦（主要成分為FeS₂）為原料制備氯化鐵晶體（FeCl₃•6H₂O）的工藝流程如下：

回答下列問題：
（1）在一定條件下，SO₂轉(zhuǎn)化為SO₃的反應(yīng)為2SO₂+O₂?2SO₃，該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）．c（{O}_{2}）}$；過量的SO₂與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為SO₂+NaOH=NaHSO₃．
（2）酸溶及后續(xù)過程中均需保持鹽酸過量，其目的是提高鐵元素的浸出率、抑制Fe³⁺水解．
（3）通氯氣氧化Fe²⁺時(shí)，發(fā)生的主要反應(yīng)的離子方程式為Cl₂+2Fe²⁺=2Cl^-+2Fe³⁺．
（4）將FeCl₃•6H₂O在空氣中充分灼燒后最終得到的物質(zhì)是Fe₂O₃，若想得到無水FeCl₃，怎樣操作？在HCl氣流中灼燒．

Answer 1

分析 硫鐵礦在空氣中焙燒，發(fā)生的反應(yīng)為3FeS₂+8O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+8SO₂，將得到的固體酸溶，發(fā)生的反應(yīng)為
Fe₃O₄+8HCl=2FeCl₃+FeCl₂+4H₂O，然后過濾，向得到的濾液中通入氯氣，將亞鐵離子氧化生成鐵離子，離子反應(yīng)方程式為Cl₂+2Fe²⁺=2Cl^-+2Fe³⁺，然后將溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾得到晶體FeCl₃•6H₂O，
（1）該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）．c（{O}_{2}）}$；過量的SO₂與NaOH溶液反應(yīng)生成亞硫酸氫鈉；
（2）酸溶過程中酸過量，促進(jìn)鐵元素的浸出率，從而提高產(chǎn)率；氯化鐵是強(qiáng)酸弱堿鹽，鹽酸抑制鐵離子水解；
（3）氯氣能氧化亞鐵離子生成鐵離子，同時(shí)氯氣被還原生成氯離子；
（4）FeCl₃•6H₂O在空氣中充分灼燒時(shí)，鐵離子水解生成氫氧化鐵和HCl，升高溫度促進(jìn)HCl揮發(fā)，氫氧化鐵在灼燒過程中分解生成氧化鐵固體，要抑制氯化鐵水解，應(yīng)該將固體在HCl氛圍中灼燒．

解答 解：硫鐵礦在空氣中焙燒，發(fā)生的反應(yīng)為3FeS₂+8O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+8SO₂，將得到的固體酸溶，發(fā)生的反應(yīng)為
Fe₃O₄+8HCl=2FeCl₃+FeCl₂+4H₂O，然后過濾，向得到的濾液中通入氯氣，將亞鐵離子氧化生成鐵離子，離子反應(yīng)方程式為Cl₂+2Fe²⁺=2Cl^-+2Fe³⁺，然后將溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾得到晶體FeCl₃•6H₂O，
（1）該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）．c（{O}_{2}）}$；過量的SO₂與NaOH溶液反應(yīng)生成亞硫酸氫鈉，反應(yīng)方程式為SO₂+NaOH=NaHSO₃，故答案為：K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）．c（{O}_{2}）}$；SO₂+NaOH=NaHSO₃；
（2）酸溶過程中酸過量，促進(jìn)鐵元素的浸出率，從而提高產(chǎn)率；氯化鐵是強(qiáng)酸弱堿鹽，鐵離子水解生成鹽酸，所以鹽酸抑制鐵離子水解，故答案為：提高鐵元素的浸出率；抑制Fe³⁺水解；
（3）氯氣能氧化亞鐵離子生成鐵離子，同時(shí)氯氣被還原生成氯離子，離子方程式為Cl₂+2Fe²⁺=2Cl^-+2Fe³⁺，故答案為：Cl₂+2Fe²⁺=2Cl^-+2Fe³⁺；
（4）FeCl₃•6H₂O在空氣中充分灼燒時(shí)，鐵離子水解生成氫氧化鐵和HCl，升高溫度促進(jìn)HCl揮發(fā)，氫氧化鐵在灼燒過程中分解生成 Fe₂O₃固體，要抑制氯化鐵水解，應(yīng)該將固體在HCl氛圍中灼燒，
故答案為：Fe₂O₃；在HCl氣流中灼燒．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)實(shí)驗(yàn)制備方案設(shè)計(jì)，為高頻考點(diǎn)，涉及鹽類水解、氧化還原反應(yīng)、化學(xué)平衡常數(shù)等知識(shí)點(diǎn)，明確反應(yīng)原理及物質(zhì)性質(zhì)是解本題關(guān)鍵，熟悉流程圖中發(fā)生的反應(yīng)及基本操作方法，題目難度不大．