Question

【題目】用磁鐵礦(主要成分Fe3O4、含Al2O3和SiO2等雜質(zhì))，制取高純鐵紅的工藝流程如下。

(1) 酸浸時，采用80－90℃的原因_______________________________________________；

鐵粉的作用是____________________________________。

(2) 合成碳酸亞鐵的離子方程式__________________________________________________________________。

(3) 圖中“濾液”中主要陽離子是_______________________________________________________________；

(4)為了測定磁鐵礦中鐵的含量，稱取80 g的磁鐵礦樣品加入足量稀硫酸使其充分溶解,過濾，得溶液100mL,取20mL溶液在酸性條件下用0.4 mol·L-1 KMnO4溶液滴定，當(dāng)溶液中Fe2+ 全部被氧化時，消耗KMnO4溶液體積 10.00 mL。（已知MnO4-被還原為Mn2+）

①寫出滴定時反應(yīng)的離子方程式__________________________________________

②當(dāng)溶液中Fe2+ 全部被氧化時，c(Fe3+)=_____________________mol·L-1, （寫出計算過程）。

Answer 1

【答案】 加快反應(yīng)速率 將Fe3＋還原為Fe2＋(或作還原劑) Fe2+ +HCO3-=FeCO3+CO2+H2O NH4+ 5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H20 3mol/L

【解析】用磁鐵礦（主要成分Fe3O4、含Al2O3和SiO2等雜質(zhì)），制取高純鐵紅的工藝流程：酸浸過程中四氧化三鐵和酸反應(yīng)Fe3O4+4H2SO4Fe2（SO4）3+FeSO4+4H2O生成亞鐵離子、鐵離子和水，氧化鋁和酸反應(yīng)：Al2O3+3H2SO4═Al2（SO4）3+3H2O，二氧化硅不反應(yīng)，加入過量鐵粉將Fe3+還原為Fe2+：Fe+2Fe3+=3Fe2+，因Ksp[Fe（OH）2]=8×10-16；Ksp[Al（OH）3]=1.3×10-33，所以加入20%的NH3H2O，調(diào)PH=5.7，Al3++3NH3H2O═Al（OH）3↓+3NH4+，過濾得到濾渣為：Fe、SiO2、Al（OH）3，濾液中含有Fe2+、NH4+，加入碳酸氫銨得到FeCO3，碳酸亞鐵和氧氣反應(yīng)4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2；

(1) 溫度升高，反應(yīng)速率加快，采用80－90℃溫度酸浸是為了加快反應(yīng)速率；加入過量鐵粉將Fe3+還原為Fe2+：Fe+2Fe3+=3Fe2+，以便下一步進(jìn)行鐵、鋁分離，；

(2) 碳酸氫銨和溶液里的Fe2+作用生成FeCO3，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Fe2+ +HCO3-=FeCO3+CO2+H2O ；

(3) 加入20%的NH3H2O，調(diào)PH=5.7，Al3++3NH3H2O═Al（OH）3↓+3NH4+，過濾得到濾渣為：Fe、SiO2、Al（OH）3，濾液中含有Fe2+、NH4+，加入碳酸氫銨得到FeCO3，此時圖中濾液主要成分為NH4+；

(4) ①滴定時MnO4-在酸性條件氧化Fe2+，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O；

②Fe3O4中Fe2+與Fe3+的物質(zhì)的量之比為1:2，消耗KMnO4的物質(zhì)的量為0.4 mol·L-1 ×0.01L=0.004mol，則溶液中Fe2+ 全部被氧化時，c(Fe3+)=mol·L-1=3mol/L。