Question

4．以黃銅礦燒渣（含CuO、Fe₂O₃、FeO、SiO₂、Al₂O₃）為主要原料，制備鐵的多種化合物的流程如下：

（1）流程中硫酸的質(zhì)量分數(shù)為30% （密度是1.176g/cm³），該硫酸的物質(zhì)的量濃度為3.6mol•L^-1．
（2）檢驗濾液A中存在Fe³⁺的方法是滴加KSCN溶液，如果溶液變血紅色．
（3）加入足量鐵粉的作用除調(diào)節(jié)pH使Al³⁺轉(zhuǎn)化為Al（OH）₃沉淀，還有兩個作用，寫出其中一個反應(yīng)的離子方程式Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺或Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu．
（4）流程②中除去綠礬晶體中所含雜質(zhì)常采用冰水或乙醇洗滌．
（5）工業(yè)上通過在空氣中煅燒FeCO₃固體生產(chǎn)Fe₂O₃．寫出反應(yīng)的化學方程式4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂．

Answer 1

分析 本題是利用黃銅礦燒渣（含CuO、Fe₂O₃、FeO、SiO₂、Al₂O₃）為主要原料，用硫酸溶解后，過濾除去SiO₂，濾液用過量的鐵粉置換出銅，并調(diào)節(jié)溶液pH得到Al（OH）₃沉淀，通過過濾除去不溶物，得到的濾液主要是硫酸亞鐵溶液，再將濾液通過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)果得到FeSO₄7H₂O，然后將綠礬溶解于水，向溶液里滴加純堿溶液，可得到碳酸亞鐵固體，整個流程涉及了反應(yīng)原理的探究，及混合物的分離操作，還考查了質(zhì)量分數(shù)與物質(zhì)的量濃度之間的換算，據(jù)此可作答；
（1）可假設(shè)硫酸溶液的體積為1L，結(jié)合公式c=$\frac{n}{V}$計算硫酸的物質(zhì)的量濃度；
（2）檢驗溶液里有無Fe³⁺，通常用KSCN溶液，現(xiàn)象明顯，容易檢驗；
（3）加入足量鐵粉的作用除調(diào)節(jié)pH使Al³⁺轉(zhuǎn)化為Al（OH）₃沉淀，還可以置換溶液里的銅，也可以將Fe³⁺還原成Fe²⁺；
（4）綠礬晶體表面附著的溶液，洗滌時要考慮減少晶體的溶解，可選擇冷水或酒精洗滌；
（5）煅燒FeCO₃固體生產(chǎn)Fe₂O₃的過程發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，且此過程為氧化過程，可考慮空氣中的氧氣參與了反應(yīng)；

解答 （1）30%的硫酸溶液1L，溶液質(zhì)量為1000mL×1.176g/cm³=1176g，硫酸的物質(zhì)的量濃度為$\frac{\frac{1176g×30%}{98g/mol}}{1L}$=3.6g/mol，故答案為：3.6mol•L^-1；
（2）向濾液A中滴加KSCN溶液，如果溶液變血紅色，則證明存在Fe³⁺的，故答案為：滴加KSCN溶液，如果溶液變血紅色；
（3）鐵粉的作用除調(diào)節(jié)溶液pH外，還能與Cu²⁺和Fe³⁺反應(yīng)，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺、Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu，故答案為：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺或Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu；
（4）選擇用冷水或酒精洗滌綠礬晶體表面的溶液，可減少晶體本身的溶解，故答案為：冰水或乙醇；
（5）空氣中的氧氣參與了煅燒FeCO₃固體生產(chǎn)Fe₂O₃的反應(yīng)過程，反應(yīng)的化學方程式為4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂，
故答案為：4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂．

點評 本題以實驗流程為載體，考查硫及其化合物的性質(zhì)，涉及氧化還原反應(yīng)，屬基礎(chǔ)性考查，難度不大．