Question

硫鐵礦燒渣是一種重要的化學(xué)化工產(chǎn)業(yè)中間產(chǎn)物，主要成分是Fe₃O₄、Fe₂O₃、FeO和二氧化硅等．下面是以硫鐵礦燒渣制備高效凈水劑聚合硫酸鐵[Fe₂（OH）_n（SO₄）_3-n/2]_m的流程圖如圖1

（1）實驗室實現(xiàn)“操作I”所用的玻璃儀器有

 

、玻璃棒和燒杯等．“操作III”系列操作名稱依次為

 

、

 

、過濾和洗滌．
（2）“酸溶”過程中：
①寫出Fe₃O₄溶于硫酸的化學(xué)反應(yīng)方程式為

 

．
②某條件下，用足量的酸溶解10g粗顆粒的硫鐵礦燒渣，溶液中濃度c（Fe³⁺）～反應(yīng)時間t的變化曲線如圖2；若保持其他條件不變，請在答題卡坐標(biāo)圖中，分別畫出降低反應(yīng)溫度和用細(xì)顆粒燒渣反應(yīng)時c（Fe³⁺）～t的變化曲線示意圖圖3進(jìn)行相應(yīng)的標(biāo)注）
（3）實驗室檢驗“反應(yīng)I”已經(jīng)完全的試劑是

 

，現(xiàn)象是

 

．
（4）加入適量H₂O₂的目的是氧化Fe²⁺，寫出H₂O₂氧化Fe²⁺為Fe³⁺的離子方程式

 

．

Answer 1

考點：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實驗設(shè)計題

分析：硫鐵礦燒渣（主要成分是Fe₃O₄、Fe₂O₃、FeO和二氧化硅），加硫酸加熱酸溶，水浸，過濾出不溶于酸的二氧化硅，濾液中含有硫酸鐵和硫酸亞鐵，加廢鐵皮，F(xiàn)e與三價鐵離子反應(yīng)生成亞鐵離子，過濾去除多余的鐵，濾液為硫酸亞鐵溶液，然后蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，得到硫酸亞鐵晶體，晶體中加稀硫酸、雙氧水得到聚合硫酸鐵[Fe₂（OH）_n（SO₄）_3-n/2]_m；
（1）操作I為過濾，根據(jù)過濾操作分析；
（2）①Fe₃O₄溶于硫酸生成硫酸鐵和硫酸亞鐵；
②降低溫度反應(yīng)速率減��；增大固體的表面積反應(yīng)速率增大；
（3）反應(yīng)I中Fe與三價鐵離子反應(yīng)生成亞鐵離子，若反應(yīng)完全則沒有三價鐵離子；
（4）酸性條件下H₂O₂氧化Fe²⁺為Fe³⁺，同時生成水．

解答： 解：硫鐵礦燒渣（主要成分是Fe₃O₄、Fe₂O₃、FeO和二氧化硅），加硫酸加熱酸溶，水浸，過濾出不溶于酸的二氧化硅，濾液中含有硫酸鐵和硫酸亞鐵，加廢鐵皮，F(xiàn)e與三價鐵離子反應(yīng)生成亞鐵離子，過濾去除多余的鐵，濾液為硫酸亞鐵溶液，然后蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，得到硫酸亞鐵晶體，晶體中加稀硫酸、雙氧水得到聚合硫酸鐵[Fe₂（OH）_n（SO₄）_3-n/2]_m；
（1）操作I為過濾，過濾操作用到玻璃儀器有 漏斗、玻璃棒和燒杯等；
故答案為：漏斗；
（2）①Fe₃O₄溶于硫酸生成硫酸鐵和硫酸亞鐵，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Fe₃O₄+4H₂SO₄ FeSO₄+Fe₂（SO₄）₃+4H₂O；
故答案為：Fe₃O₄+4H₂SO₄ FeSO₄+Fe₂（SO₄）₃+4H₂O；
②降低溫度反應(yīng)速率減小，反應(yīng)所用的時間變長，反應(yīng)完全時鐵離子的濃度不變，如圖中的曲線3；增大固體的表面積反應(yīng)速率增大，反應(yīng)消耗的時間縮短，反應(yīng)完全時鐵離子的濃度不變，如圖中的曲線2，降低反應(yīng)溫度和用細(xì)顆粒燒渣反應(yīng)時c（Fe³⁺）～t的變化曲線示意圖為：；
故答案為：；
（3）反應(yīng)I中Fe與三價鐵離子反應(yīng)生成亞鐵離子，若反應(yīng)完全則沒有三價鐵離子，檢驗三價鐵離子可以用KSCN溶液，加KSCN溶液，若溶液不變血紅色說明沒有三價鐵離子，即“反應(yīng)I”已經(jīng)完全；
故答案為：KSCN溶液；溶液不呈血紅色；
（4）酸性條件下H₂O₂氧化Fe²⁺為Fe³⁺，同時雙氧水被還原生成水，其反應(yīng)的離子方程式為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．

點評：本題考查制備實驗方案的設(shè)計與評價，題目難度較大，準(zhǔn)確的分析流程、明確鐵及其化合物的性質(zhì)是解題的關(guān)鍵，側(cè)重學(xué)生分析能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)．