Question

【題目】工業生產硫酸的黃鐵礦燒渣(主要成分為Fe2O3及少量的FeS、SiO2、Cu、Au、Ag等)是工業三廢之一，其綜合利用是一條變廢為寶的重要途徑。

I.以黃鐵礦燒渣為原料制備顏料鐵紅(Fe2O3)和回收(NH4)2SO4的生產工藝流程如下圖:

請回答下列問題:

(1)能提高“廢渣溶解”速率的措施有______(寫出一條即可)，“氧化”的目的是______________。 (2)(NH4)2Fe6(SO4)4(OH)12中Fe的化合價是__________________。

(3)該工藝流程圖中，第二次加入氨水后，反應的離子方程式為________________________。

II.下圖是以黃鐵礦燒渣為原料制備顏料鐵紅的另外一種生產工藝流程:

(4)在濾液I中加入廉價的熟石灰，反應的化學方程式是___________________。

(5)“氧化”反應較多，其中FeS 可以看做被水溶液中Cl2氧化，氧化后的溶液中滴加BaCl2有不溶解于鹽酸的白色沉淀生成，則水溶液中FeS 與Cl2 反應的離子方程式為________________。

(6)試劑X 為過量鐵粉，其作用是________________________________。

Answer 1

【答案】 將廢渣粉碎、提高溶解溫度等 將+2 價鐵氧化為+3價鐵 +3 3NH3·H2O+Fe3+=Fe(OH)3↓+3NH4+ Na2SiO3+Ca(OH)2=2NaOH+CaSiO3↓ 2FeS+9Cl2+8H2O=2Fe3++2SO42-+18C1—+16H+ 主要目的是把Cu2+還原為Cu，還可以還原Fe3+ 為Fe2+

【解析】I.黃鐵礦燒渣(主要成分為Fe2O3及少量的FeS、SiO2、Cu、Au、Ag等)用硫酸溶解后的溶液中含有硫酸鐵和硫酸亞鐵，將+2價鐵氧化為+3價鐵氧化后，加入氨水，生成堿式硫酸鐵銨沉淀，堿式硫酸鐵銨沉淀用水溶解后的溶液中加入氨水，生成氫氧化鐵沉淀，過濾后灼燒得到氧化鐵；2次過濾后的濾液中主要含有硫酸銨，可以回收得到硫酸銨晶體。

(1)能提高“廢渣溶解”速率的措施可以有將廢渣粉碎、提高溶解溫度、攪拌等，黃鐵礦燒渣的主要成分為Fe2O3及少量的FeS、SiO2、Cu、Au、Ag等，溶解后 “氧化”過程中可以將+2價鐵氧化為+3價鐵，故答案為：將廢渣粉碎、提高溶解溫度等；將+2價鐵氧化為+3價鐵；

(2)(NH4)2Fe6(SO4)4(OH)12中NH4+、SO42-、OH-整體顯+1價、-2價、-1價，根據正負化合價的代數和為0，Fe的化合價是+3價，故答案為：+3；

(3)第二次加入氨水后，反應的離子方程式為3NH3·H2O+Fe3+=Fe(OH)3↓+3NH4+，故答案為：3NH3·H2O+Fe3+=Fe(OH)3↓+3NH4+；

II.根據流程圖，黃鐵礦燒渣(主要成分為Fe2O3及少量的FeS、SiO2、Cu、Au、Ag等)用氫氧化鈉溶解，生成的溶液中含有硅酸鈉，濾渣中含有Fe2O3及少量的FeS、Cu、Au、Ag等，濾渣用硫酸溶解，同時用次氯酸鈉氧化生成的亞鐵離子，濾渣中含有Au、Ag等，濾液中含有鐵離子和銅離子，需要除去銅離子，為了不引入新雜質，需要加入鐵粉將銅離子還原，得到的濾液為硫酸亞鐵，加入氫氧化鈉生成氫氧化亞鐵，被空氣中的氧氣氧化生成氫氧化鐵，灼燒得到氧化鐵。

(4) 濾液I中含有硅酸鈉，加入廉價的熟石灰，發生復分解反應，生成硅酸鈣沉淀，反應的化學方程式為Na2SiO3+Ca(OH)2=2NaOH+CaSiO3↓，故答案為：Na2SiO3+Ca(OH)2 =2NaOH+CaSiO3↓；

(5)“氧化”反應較多，其中FeS可以看做被水溶液中Cl2氧化，氧化后的溶液中滴加BaCl2有不溶解于鹽酸的白色沉淀生成，說明生成了硫酸根離子，則水溶液中FeS與Cl2反應的離子方程式為2FeS+9Cl2+8H2O=2Fe3++2SO42-+18C1-+16H+，故答案為：2FeS+9Cl2+8H2O=2Fe3++2SO42-+18C1-+16H+；

(6)試劑X為過量鐵粉，目的是把Cu2+還原為Cu，還可以還原Fe3+為Fe2+，故答案為：把Cu2+還原為Cu，還可以還原Fe3+為Fe2+。