Question

17．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）硫鐵礦燒渣用稀硫酸酸溶時(shí)的不溶物為SiO₂（填化學(xué)式）．
（2）實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)“步驟Ⅱ”中分離操作所用的玻璃儀器有漏斗、玻璃棒、燒杯；
步驟Ⅳ中應(yīng)選用D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）檢驗(yàn)步驟Ⅲ已經(jīng)進(jìn)行完全的試劑是KSCN溶液．
（4）步驟Ⅴ的反應(yīng)溫度一般需控制在35℃以下，其目的是防止NH₄HCO₃分解，減少Fe²⁺的水解．
（5）步驟Ⅵ中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式為4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂．
（6）欲測定硫鐵礦燒渣中Fe元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，稱取ag樣品，充分“酸溶”、“水溶”后過濾，向?yàn)V液中加入足量的H₂O₂，充分反應(yīng)后加入NaOH溶液至不再繼續(xù)產(chǎn)生沉淀，經(jīng)過濾、洗滌、灼燒至固體恒重，冷卻后稱得殘留固體bg．
①寫出加入足量的H₂O₂發(fā)生反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
②測得該樣品中Fe元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{7b}{10a}$×100%．

Answer 1

分析 硫鐵礦燒渣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）硫鐵礦燒渣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；
（2）根據(jù)分析可知，步驟Ⅱ?yàn)檫^濾，據(jù)此判斷所需儀器，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)；
（3）步驟Ⅲ是將鐵離子還原成亞鐵離子，檢驗(yàn)步驟Ⅲ已經(jīng)進(jìn)行完全，即溶液中沒有鐵離子；
（4）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進(jìn)碳酸氫銨容易分解；
（5）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；
（6）①加入足量的H₂O₂發(fā)生反應(yīng)是亞鐵離子被過氧化氫氧化生成鐵離子，結(jié)合原子守恒和電荷守恒配平書寫離子方程式；
②根據(jù)題意，最后稱得殘留固體bg為氧化鐵，則鐵元素的質(zhì)量為$\frac{112}{160}$×bg=0.7bg，根據(jù)鐵元素守恒可知樣品中鐵元素的質(zhì)量為0.7bg，據(jù)此計(jì)算；

解答 解：硫鐵礦燒渣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）硫鐵礦燒渣（主要成分為Fe₃O₄、Fe₂O₃、FeO、SiO₂），酸溶過程中Fe₃O₄、Fe₂O₃、FeO都可以溶解，二氧化硅是酸性氧化物，所以不溶物為SiO₂，
故答案為：SiO₂；
（2）根據(jù)分析可知，步驟Ⅱ?yàn)檫^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，故選D，
故答案為：漏斗、玻璃棒、燒杯；D；
（3）步驟Ⅲ是將鐵離子還原成亞鐵離子，檢驗(yàn)步驟Ⅲ已經(jīng)進(jìn)行完全，即溶液中沒有鐵離子，可以用KSCN溶液，
故答案為：KSCN溶液；
（4）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進(jìn)碳酸氫銨容易分解，所以溫度一般需控制在35℃以下，
故答案為：防止NH₄HCO₃分解，減少Fe²⁺的水解；
（5）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+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂，
故答案為：4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂；
（6）①加入足量的H₂O₂發(fā)生反應(yīng)是酸性溶液中亞鐵離子被過氧化氫氧化生成鐵離子，反應(yīng)的離子方程式為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
②根據(jù)題意，最后稱得殘留固體bg為氧化鐵，則鐵元素的質(zhì)量為$\frac{112}{160}$×bg=0.7bg，根據(jù)鐵元素守恒可知樣品中鐵元素的質(zhì)量為0.7bg，所以樣品中Fe元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{0.7b}{a}$×100%=$\frac{7b}{10a}$×100%，
故答案為：$\frac{7b}{10a}$×100%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了鐵及其化合物性質(zhì)的分析應(yīng)用，主要是流程分析理解、反應(yīng)過程的判斷、物質(zhì)制備的實(shí)驗(yàn)方案等知識(shí)，題目難度中等．