Question

【題目】硫鐵礦燒渣的主要成分為Fe2O3、Fe3O4，以及少量SiO2、Al2O3等。由硫鐵礦燒渣制備鐵紅（Fe2O3）的一種工藝流程如下：

已知：還原焙燒時，大部分Fe2O3、Fe3O4轉化為FeO。

幾種離子開始沉淀和完全沉淀時的pH如下表所示：

離子	開始沉淀時的pH	完全沉淀時的pH
Fe2+	7.6	9.7
Fe3+	2.7	3.7
Al3+	3.8	4.7

（1）“酸浸、過濾”步驟中所得濾液中的金屬陽離子有（填離子符號）________________。

（2）Fe粉除調pH外，另一個作用是___________；Fe粉調節溶液的pH為__________。

（3）“沉淀、過濾”步驟中生成FeCO3的離子方程式為_______________________________；

所得濾液的主要溶質是（填化學式）_______________。

（4）高溫條件下，“氧化”步驟中發生反應的化學方程式為______________________________。

Answer 1

【答案】Fe2+、Fe3+、Al3+ 將溶液中Fe3+還原為Fe2+，便于與Al3+分離 5（4.7～7.6或其之間的任意數值） Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+CO2↑+H2O (NH4)2SO4 FeCO3+O22Fe2O3+4CO2

【解析】

硫鐵礦燒渣(Fe2O3、Fe3O4，以及少量SiO2、Al2O3等)加入焦炭還原焙燒，大部分Fe2O3、Fe3O4轉化為FeO，加入足量硫酸后，溶液中有Fe2+、Fe3+、Al3+，而SiO2不能溶解在酸中，被過濾除去。加入鐵粉，把Fe3+還原為Fe2+，同時消耗H+，使溶液的PH增大，除去Al3+，濾液中含有的溶質為FeSO4，加入NH4HCO3，發生反應：Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+CO2↑+H2O，得到的被氧氣氧化得到Fe2O3。

（1）在硫鐵礦燒渣中含有Fe2O3、Fe3O4，以及少量SiO2、Al2O3等，當加入酸時，Fe2O3、Fe3O4、Al2O3發生反應變為Fe2+、Fe3+、Al3+存在于溶液中；而SiO2不能溶解在酸中，被過濾除去；

（2）由于Fe3+、Al3+形成沉淀時的溶液的pH接近，不容易分離，所以加入Fe粉除調pH外，另一個作用是將溶液中Fe3+還原為Fe2+，便于與Al3+分離；由于Al3+沉淀完全的溶液的pH=4.7,而Fe2+沉淀完全的溶液的pH=9.7，所以Fe粉調節溶液的pH為4.7～7.6或其之間的任意數值；

（3）根據題意在“沉淀、過濾”步驟中生成FeCO3的離子方程式為Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+CO2↑+H2O；由于在過程中加入的是硫酸和NH4HCO3,所以所得濾液的主要溶質是(NH4)2SO4；

（4）高溫條件下，FeCO3和O2發生反應產生Fe2O3和CO2，根據電子守恒和元素的原子個數守恒可得該“氧化”步驟中發生反應的化學方程式為FeCO3+O22Fe2O3+4CO2。