Question

【題目】聚合硫酸鐵（PFS）是一種高效的無機高分子絮凝劑。某工廠利用經浮選的硫鐵礦燒渣（有效成分為 Fe2O3 和 Fe3O4）制備 PFS，其工藝流程如下圖所示。

（1）CO是“還原焙燒”過程的主要還原劑。下圖中，曲線表示 4 個化學反應 a、b、c、d 達到平衡時氣相組成和溫度的關系，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分別是 Fe2O3、Fe3O4、FeO、Fe 穩定存在的區域。a屬于__________（填“吸熱反應”或“放熱反應”）；570℃時，d 反應的平衡常數 K=___________________。

（2）800℃，混合氣體中CO2的體積分數為40％時，Fe2O3用CO還原焙燒過程中發生的主要的化學反應方程式：________________________________________________

（3）若“酸浸”時間過長，浸出液 Fe2+含量反而降低，主要原因是___________________。

（4）已知：25℃時，Ksp[Fe(OH)2]=1.0×10-17，Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-39。若浸出液中c(Fe3+) = 10-1.8mol·L-1，為避免“催化氧化”過程中產生副產物 Fe(OH)3，應調節浸出液的 pH≤___________。

（5）FeSO4 溶液在空氣中會緩慢氧化生成難溶的Fe(OH)SO4 ，該反應的離子方程式_____________________________________.

（6）“催化氧化”過程中，用 NaNO2 作催化劑（NO 起實質上的催化作用）時，溫度與Fe2+轉化率的關系如右圖所示（反應時間相同），Fe2+ 轉化率隨溫度的升高先上升后下降的原因是___________________________________________.

Answer 1

【答案】 放熱反應 1 Fe2O3+CO=FeO+CO2 Fe2+易被空氣中的 O2 氧化成 Fe3+ 1.6 4Fe2++O2+4SO42-+2H2O=4Fe(OH)SO4↓ 溫度升高，反應速率增大；溫度過高，NO 氣體逸出，轉化率下降

【解析】（1）a曲線隨著溫度的升高，CO的百分含量增大，平衡逆向移動，即a屬于放熱反應；570℃時，一氧化碳和二氧化碳百分含量相等，即濃度相等，d反應的平衡常數；正確答案：放熱反應； 1。

（2）根據圖像可知，800℃，混合氣體中CO2的體積分數為40％時，Fe2O3用CO還原焙燒過程中發生的主要的化學反應方程式：Fe2O3+CO=FeO+CO2 ；正確答案：Fe2O3+CO=FeO+CO2 。

（3）若“酸浸”時間過長，浸出液中 Fe2+含量反而降低，主要原因是： Fe2+易被空氣中的O2 氧化成 Fe3+（或其他合理答案）；正確答案：Fe2+易被空氣中的 O2 氧化成 Fe3+ （或其他合理答案）。

（4），c(OH-)=10-12.4mol/L，c(H+)=10-1.6mol/L，應調節浸出液的；正確答案：1.6。

（5）FeSO4 中+2價鐵在空氣中會被氧氣氧化為+3價鐵，生成難溶的Fe(OH)SO4，反應的離子方程式4Fe2++O2+4SO42-+2H2O=4Fe(OH)SO4↓；正確答案：4Fe2++O2+4SO42-+2H2O=4Fe(OH)SO4↓。

（6）根據圖像可知，70℃為最佳溫度，Fe2+轉化率隨溫度的升高先上升后下降的原因是：溫度升高，反應速率增大；溫度過高，NO 氣體逸出，轉化率下降；正確答案：溫度升高，反應速率增大；溫度過高，NO 氣體逸出，轉化率下降。