Question

16．聚鐵[化學(xué)式可表示為Fe₂（OH）_n（SO₄）_3-n/2]，具有吸附、脫色、除臭作用，是無(wú)機(jī)高分子混凝劑凈水材料．實(shí)驗(yàn)室利用黃銅礦廢渣（主要成分為FeCuS₂和SiO₂）制取聚鐵的化工流程如下：

回答下列問(wèn)題：
（1）寫出焙燒黃銅礦廢渣時(shí)發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式4FeCuS₂+13O₂$\frac{\underline{\;焙燒\;}}{\;}$8SO₂+2Fe₂O₃+4CuO．
（2）濾渣A的主要成分為SiO₂（填化學(xué)式）．
（3）本工藝流程中在硫酸鐵、硫酸銅混合溶液中加入過(guò)量的Fe（填X的化學(xué)式），過(guò)濾得到硫酸亞鐵溶液和濾渣B，要使濾渣B中兩種成分分離開(kāi)來(lái)，最簡(jiǎn)單的方法是磁鐵吸附．
（4）將硫酸亞鐵溶液、硫酸混合攪拌，當(dāng)溫度升高到30～45℃時(shí)，通過(guò)加料管緩慢加入H₂O₂可制得聚鐵，此步驟的溫度不能過(guò)高，其原因是溫度過(guò)高，雙氧水會(huì)分解，工業(yè)上此過(guò)程應(yīng)在B中進(jìn)行（填字母）
A．沸騰爐     B．反應(yīng)釜   C．回轉(zhuǎn)窯      D蒸餾塔
（5）流程中可循環(huán)利用的物質(zhì)有Fe、H₂SO₄．
（6）當(dāng)生成1mol聚鐵時(shí)，理論上消耗30%H₂O₂（密度為1.11g/cm³）102.1mL．

Answer 1

分析 （1）黃銅礦廢渣焙燒生成二氧化硫、氧化鐵與CuO；
（2）氧化鐵、氧化銅、二氧化硅混合物用硫酸溶解，二氧化硅不反應(yīng)，過(guò)濾除去；
（3）硫酸銅、硫酸鐵濾液中加入Fe除去硫酸銅，過(guò)濾分離，濾液中加入硫酸、過(guò)氧化氫得到聚鐵，濾渣B中含有Cu及Fe，利用磁石分離出Fe；
（4）雙氧水不穩(wěn)定，溫度過(guò)高容易分解；
（5）二氧化硫轉(zhuǎn)化制備的硫酸及濾渣B中的Fe可以循環(huán)利用；
（6）根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒計(jì)算過(guò)氧化氫的質(zhì)量，再結(jié)合雙氧水的密度與質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算．

解答 解：（1）黃銅礦廢渣焙燒生成二氧化硫、氧化鐵與CuO，反應(yīng)方程式為：4FeCuS₂+13O₂$\frac{\underline{\;焙燒\;}}{\;}$8SO₂+2Fe₂O₃+4CuO，
故答案為：4FeCuS₂+13O₂$\frac{\underline{\;焙燒\;}}{\;}$8SO₂+2Fe₂O₃+4CuO；
（2）氧化鐵、氧化銅、二氧化硅混合物用硫酸溶解，二氧化硅不反應(yīng)，過(guò)濾除去，濾渣A的主要成分為：SiO₂，
故答案為：SiO₂；
（3）硫酸銅、硫酸鐵濾液中加入Fe除去硫酸銅，過(guò)濾分離，濾液中加入硫酸、過(guò)氧化氫得到聚鐵，濾渣B中含有Cu及Fe，利用磁鐵吸附分離出Fe，
故答案為：Fe；磁鐵吸附；
（4）控制溫度不能過(guò)高，其原因是：溫度過(guò)高，雙氧水會(huì)分解，工業(yè)上此過(guò)程應(yīng)在反應(yīng)釜中進(jìn)行，
故答案為：溫度過(guò)高，雙氧水會(huì)分解；B；
（5）二氧化硫轉(zhuǎn)化制備的硫酸及濾渣B中的Fe可以循環(huán)利用，
故答案為：Fe、H₂SO₄；
（6）聚鐵中Fe為+3價(jià)，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，當(dāng)生成1mol聚鐵時(shí)消耗H₂O₂為$\frac{2mol×（3-2）}{2}$=1mol，故需要30%H₂O₂（密度為1.11g/cm³）的體積為：1mol×34g/mol÷30%÷1.11g/cm³=102.1cm³，
故答案為：102.1．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)制備工藝流程，涉及對(duì)原理與操作的分析評(píng)價(jià)、條件控制、物質(zhì)的分離提純、氧化還原反應(yīng)計(jì)算等，熟練掌握元素化合物性質(zhì)，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查．