Question

【題目】工業(yè)上利用硫鐵礦燒渣(主要成分為Fe3O4、Fe2O3、FeO、SiO2)為原料制備高檔顏料——鐵紅(Fe2O3)，具體生產(chǎn)流程如下：

試回答下列問題：

（1）“酸溶”過程中Fe3O4發(fā)生反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式為 ；

（2）實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)“步驟Ⅱ”中分離操作所用的玻璃儀器有 、玻璃棒和燒杯等；步驟Ⅳ中應(yīng)選用 試劑調(diào)節(jié)溶液的pH(填字母編號(hào))。

A．稀硝酸 B．氫氧化鈉溶液 C．高錳酸鉀溶液 D．氨水

（3）檢驗(yàn)步驟Ⅲ已經(jīng)進(jìn)行完全的試劑是 ；

（4）步驟Ⅴ的反應(yīng)溫度一般需控制在35℃以下，其目的是 ；

（5）步驟Ⅵ中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式為 ；

（6）步驟Ⅴ中，F(xiàn)eCO3達(dá)到沉淀溶解平衡時(shí)，若室溫下測(cè)得溶液的pH為8.5，c(Fe2+)＝1×10-6 mol·L-1。試判斷所得的FeCO3中是否含有Fe(OH)2 (填“是”或“否”)，請(qǐng)通過簡單計(jì)算說明理由。(已知：Ksp[Fe(OH)2]＝4.9×10-17) ；

（7）欲測(cè)定硫鐵礦礦渣中Fe元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，稱取ag樣品，充分“酸溶”、“水溶”后過濾，向?yàn)V液中加入足量的H2O2，充分反應(yīng)后加入NaOH溶液至不再繼續(xù)產(chǎn)生沉淀，經(jīng)過濾、洗滌、灼燒至固體恒重，冷卻后稱得殘留固體bg，測(cè)得該樣品中Fe元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 。

Answer 1

【答案】(1) Fe3O4＋8H＋＝2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O (2)漏斗 D (3)KSCN溶液

(4) 防止NH4HCO3分解，減少Fe2+的水解 (5)4FeCO3 + O22Fe2O3 + 4CO2

(6) 否 溶液中c(Fe2+)·c(OH－)2＝1×10－6×(1×10－5.5) 2 ＝1×10－17＜Ksp[Fe(OH)2]＝4.9×10-17，故無Fe(OH)2沉淀生成 (7)7b/10a

【解析】

試題分析:（1）“酸溶”過程中Fe3O4與稀硫酸反應(yīng)生成Fe2(SO4)3、FeSO4、H2O，所以離子方程式為Fe3O4＋8H＋＝2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O。

（2）通過“步驟Ⅱ”可得到濾液X，則步驟Ⅱ?yàn)檫^濾，過濾用到的玻璃儀器除了玻璃棒和燒杯外，還需要漏斗；步驟Ⅳ調(diào)高PH值至5～6．5，需要加入堿，氫氧化鈉會(huì)和Fe2+離子發(fā)生反應(yīng)生成沉淀，所以應(yīng)選用弱堿氨水，答案選D。

（3）步驟III的作用是加入了鐵粉，F(xiàn)e還原溶液的Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe2+，所以檢驗(yàn)步驟Ⅲ已經(jīng)進(jìn)行完全的試劑是KSCN溶液。

（4）因?yàn)镹H4HCO3受熱易分解，而且水解反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，溫度升高，水解程度增大，所以步驟Ⅴ的反應(yīng)溫度一般需控制在35℃以下，則其目的是防止NH4HCO3分解，減少Fe2+的水解。

（5）煅燒FeCO3生成Fe2O3，F(xiàn)eCO3是還原劑，則氧化劑是空氣中的O2，根據(jù)元素守恒和氧化還原反應(yīng)原理，另一生成物為CO2，所以化學(xué)方程式為4FeCO3 + O22Fe2O3 + 4CO2 。

（6）溶液的pH為8．5，則c（H+）=10-8．5molL1，c（OH）=Kw/ c（H+）=10-14/10-8．5 molL1=10－5．5 molL1，所以溶液中c（Fe2+）·c（OH－）2＝1×10－6×（1×10－5．5）2 ＝1×10－17＜Ksp[Fe(OH)2]＝4．9×10-17，故無Fe(OH)2沉淀生成。

（7）最后所得殘留固體為Fe2O3，根據(jù)Fe元素守恒，樣品中的Fe元素質(zhì)量為：bg×112/160=7b/10，則該樣品中Fe元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7b/10a。