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）步驟Ⅰ若用稀硫酸，則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Ⅰ”中分離操作所用的玻璃儀器有__________________；步驟Ⅲ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）步驟Ⅳ的反應(yīng)溫度一般需控制在35℃以下，其目的是_____________________；

（4）煅燒過程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式為___________________；

（5）步驟Ⅳ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9.5，c（Fe2+）=1×10﹣6 mol/L．試判斷所得的FeCO3中是否含有Fe（OH）2，請(qǐng)通過簡(jiǎn)單計(jì)算說明理由_________________．（已知：Ksp[Fe（OH）2]=4.9×10﹣17）．

（6）欲測(cè)定硫鐵礦礦渣中Fe元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，稱取5.6 克樣品，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4.2克，測(cè)得該樣品中Fe元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_______________（保留三位有效數(shù)字）．

Answer 1

【答案】 Fe3O4+8H+=Fe2++2Fe3++4H2O 漏斗、玻璃棒、燒杯 D 防止NH4HCO3分解；減少Fe2+的水解 4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2 溶液中c（Fe2+）c（OH﹣）2=1×10﹣6×（1×10﹣4.5）2=1×10﹣15＞Ksp[Fe（OH）2]=4.9×10﹣17，故有Fe（OH）2沉淀生成 52.5%

【解析】二氧化硅為酸性氧化物，與硫酸不反應(yīng)，硫鐵礦燒渣(主要成分為Fe3O4、Fe2O3、FeO、SiO2)加入硫酸后生成硫酸亞鐵、硫酸鐵，過濾后得到的濾渣為二氧化硅，濾液中加入過量鐵粉，生成硫酸亞鐵溶液，調(diào)節(jié)pH后加入碳酸氫銨溶液，可生成碳酸亞鐵固體，經(jīng)洗滌、干燥，在空氣中灼燒時(shí)發(fā)生分解，且與空氣中的氧氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)，可生成氧化鐵。

(1)酸溶過程中四氧化三鐵和酸反應(yīng)生成亞鐵離子、鐵離子和水，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Fe3O4+8H+＝Fe2++2Fe3++4H2O；(2)根據(jù)分析可知，步驟Ⅰ為過濾，過濾操作所用的玻璃儀器有漏斗、玻璃棒和燒杯等；步驟Ⅳ中調(diào)節(jié)pH值的試劑要能與酸反應(yīng)且不引入新的雜質(zhì)，所以用氨水較好，答案選D；(3)步驟Ⅴ是加入碳酸氫銨產(chǎn)生碳酸亞鐵溶液，溫度過高亞鐵離子水解程度增大，同時(shí)碳酸氫銨容易分解，所以溫度一般需控制在35℃以下；(4)步驟Ⅵ中發(fā)生反應(yīng)為碳酸亞鐵在空氣中與氧氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)，可生成氧化鐵，反應(yīng)方程式為4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2；(5)若室溫下測(cè)得溶液的pH為9.5，則溶液中氫氧根濃度是10－4.5mol/L，溶液中c（Fe2+）c2（OH－）＝1×10﹣6×（1×10﹣4.5）2＝1×10﹣15＞Ksp[Fe（OH）2]＝4.9×10﹣17，所以有Fe（OH）2沉淀生成；(6)根據(jù)題意，最后稱得殘留固體4.2g為氧化鐵，則鐵元素的質(zhì)量為，根據(jù)鐵元素守恒可知樣品中鐵元素的質(zhì)量為2.94g，所以樣品中Fe元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.94g/5.6g×100%＝52.5%。