Question

4．現(xiàn)代循環(huán)經(jīng)濟要求綜合考慮環(huán)境污染和經(jīng)濟效益．請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?br />（1）某硫酸廠利用SO₂尾氣、廢鐵屑、空氣、水合成綠礬（FeSO₄•7H₂O），反應中作還原劑的物質(zhì)是Fe、SO₂．

（2）新型納米材料氧缺位鐵酸鹽（ZnFe₂Ox），由該鐵酸鹽（ZnFe₂O₄）經(jīng)高溫還原制得，常溫下，它能使工業(yè)廢氣中酸性氧化物分解除去，轉(zhuǎn)化流程如圖一所示．若2molZnFe₂Ox與足量SO₂可生成1.0molS，則x=3．
（3）高純氧化鐵可作現(xiàn)代電子工業(yè)材料．圖二是用硫鐵礦燒渣（主要成分為Fe₂O₃、Fe₃O₄、FeO、SiO₂）為原料制備高純氧化鐵（軟磁α-Fe₂O₃）的生產(chǎn)流程示意圖：
①步驟Ⅲ中可選用C試劑調(diào)節(jié)溶液的pH（填標號）．
A．稀硝酸　　   B．雙氧水　 　  C．氨水　 　 D．高錳酸鉀溶液
②濾液B中含有的主要金屬離子是Fe²⁺（填離子符號）．檢驗該金屬離子的實驗方法是取濾液B少許，滴加KSCN溶液，無現(xiàn)象，再滴加氯水，溶液呈血紅色，說明含有Fe²⁺．
③步驟Ⅳ中，F(xiàn)eCO₃達到沉淀溶解平衡時，室溫下測得溶液的pH為8，c（Fe²⁺）為1.0×10^-5mol•L^-l．試判斷所得FeCO₃固體是否混有Fe（OH）₂：否（填“是”或“否”），請通過簡單計算說明理由溶液中c（Fe²⁺）c²（OH^-）=1.0×10^-5×（1×10^-6）²=1.0×10^-17＜K _sp[Fe（OH）₂]，故無Fe（OH）₂沉淀生成．（已知：Ksp[Fe（OH）₂]=4.9×l0^-17；Ksp[FeCO₃]=2．l×l0^-11）
④寫出在空氣中煅燒FeCO₃，制備高純氧化鐵的化學方程式4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂．

Answer 1

分析 （1）含化合價升高元素的反應物是還原劑；
（2）由題意可知鐵酸鹽（ZnFe₂O₄）與SO₂反應，生成ZnFe₂O₄，SO₂被還原，反應生成S，依據(jù)氧化還原反應的電子守恒和化合物中的元素化合價代數(shù)為0計算得到；
（3）①步驟Ⅲ可加入的物質(zhì)需能調(diào)節(jié)溶液pH且不能氧化亞鐵離子；
②過濾后在濾液中主要含有亞鐵離子，檢驗亞鐵離子可用氧化劑和KSCN溶液檢驗；
③在礦鐵中加入酸，SiO₂不與酸反應，過濾后所得濾渣為SiO₂，濾液A中加入過量鐵粉將Fe³⁺還原為Fe²⁺，可加入氨水調(diào)節(jié)溶液pH至5～6.5，過濾后在濾液中加入碳酸氫銨可生成FeCO₃，高溫煅燒可得Fe₂O₃，濾液C為銨鹽，可作為氮肥施用；
④在空氣中煅燒FeCO₃，生成氧化鐵和二氧化碳．

解答 解：（1）利用SO₂尾氣、廢鐵屑、空氣、水合成綠礬（FeSO₄•7H₂O），鐵以及硫元素的化合價均升高了，所以Fe、SO₂是還原劑，
故答案為：Fe、SO₂；
（2）新型納米材料ZnFe₂O_x可由化合物ZnFe₂O₄經(jīng)高溫還原制得，若2mol ZnFe₂O_x與SO₂反應可生成1molS，則ZnFe₂O_x被氧化為ZnFe₂O₄，令ZnFe₂O_x中鐵元素的化合價為a，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，可知2mol×2×（3-a）=1mol×4，解得，a=2，利用化合價代數(shù)和為，2+2×2=2x，解得x=3，
故答案為：3；
（3）①步驟Ⅲ可加入氨水調(diào)節(jié)溶液pH至5～6.5，其它物質(zhì)都具有氧化性，可將亞鐵離子氧化，不能選，
故答案為：C；
②在礦鐵中加入酸，SiO₂不與酸反應，過濾后所得濾渣為SiO₂，濾液A中加入過量鐵粉將Fe³⁺還原為Fe²⁺，可加入氨水調(diào)節(jié)溶液pH至5～6.5，過濾后在濾液中主要含有亞鐵離子，檢驗該金屬離子的實驗方法是：取濾液B少許，滴加KSCN溶液，無現(xiàn)象，再滴加氯水，溶液呈血紅色，說明含有Fe²⁺，
故答案為：Fe²⁺；取濾液B少許，滴加KSCN溶液，無現(xiàn)象，再滴加氯水，溶液呈血紅色，說明含有Fe²⁺；
③FeCO₃達到沉淀溶解平衡時，溶液的pH為8，c（Fe²⁺）為1.0×10^-5mol•L^-1時，根據(jù)氫氧化亞鐵的Qc=c（Fe²⁺）•c²（OH^-）=1.0×10^-5mol•L^-1×（10^-6mol/L）²=10^-17＜Ksp[Fe（OH）₂]，所以不會出現(xiàn)氫氧化亞鐵沉淀，
故答案為：否；溶液中，c（Fe²⁺）•c²（OH^-）=1.0×10^-5（1×10^-6）²=1.0×10^-17＜Ksp[Fe（OH）₂]，故無Fe（OH）₂沉淀生成；
④在空氣中煅燒FeCO₃制備高純氧化鐵的化學方程式為4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂，
故答案為：4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂．

點評 本題考查物質(zhì)的制備和分離操作，側(cè)重于學生分析能力、實驗能力和綜合運用化學知識能力的考查，為高考常見題型，題目難度中等，注意根據(jù)實驗流程以及相關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)解答該題．