Question

【題目】一種用硫酸燒渣(主要成分Fe2O3、FeO、Fe3O4、FeS2、SiO2)制備銨黃鐵礬[(NH4)xFey(SO4)z(OH)n，其中Fe為+3價]的工藝流程如下：

回答下列問題：

（1）焙燒前需進行“粉磨”的目的是_______________；硫酸燒渣加褐煤高溫焙燒的主要目的是__________。

（2）“焙燒”的溫度與“浸取”時浸出率的關系如下圖1所示，超過800℃時，浸出率開始降低，其原因是缺少_____________________；

（3）步驟④Fe2+的氧化率隨控制條件及時間的變化關系如上圖2所示，適宜的條件為 _________選填I、II、III、IV)。從濾液中可回收的產品是________________(填化學式)。

（4）為測定產品銨黃鐵礬的化學式，進行以下實驗：

步驟1：取19.2 g銨黃鐵礬，加足量的稀鹽酸溶解，將所得溶液分為A、B兩等份；

步驟2：向A中加入足量的NaOH溶液并加熱，共收集到0.448L NH3(標準狀況下）過濾后將所得濾渣洗滌干燥并灼燒至質量不再變化，可得4 8 g固體殘渣；

步驟3：向B中加入足量的BaCl2溶液，過濾洗滌干燥，可得9. 32 g固體殘渣。

則產品銨黃鐵礬的化學式為_______________。

Answer 1

【答案】 提高焙燒時高價鐵的還原率并提高焙燒反應速率 將Fe2O3、Fe3O4還原為FeO并將FeS2轉化為FeO，部分FeO與SiO2形成硅酸鹽難以浸出 I (NH4)2SO4 NH4Fe3(SO4)2(OH)6

【解析】(1)焙燒前進行“粉磨”，可以增大燒渣與空氣的接觸面積，提高焙燒時高價鐵的還原率并提高焙燒反應速率；硫酸燒渣加褐煤高溫焙燒，可以將燒渣中的Fe2O3、Fe3O4還原為FeO并將FeS2轉化為FeO，故答案為：提高焙燒時高價鐵的還原率并提高焙燒反應速率；將Fe2O3、Fe3O4還原為FeO并將FeS2轉化為FeO；

(2)“焙燒”的溫度與“浸取”時浸出率的關系如下圖1所示，超過800℃時，浸出率開始降低，可能是部分FeO與SiO2形成硅酸鹽難以浸出，故答案為：部分FeO與SiO2形成硅酸鹽難以浸出；

(3)根據圖2，步驟④中Fe2+的氧化率，I＞II＞III＞IV，適宜的條件為I。此時亞鐵離子幾乎全部被氧化，制得銨黃鐵礬，濾液中只存在硫酸銨，故答案為：I；(NH4)2SO4；

(4)步驟1：取19.2 g銨黃鐵礬，加足量的稀鹽酸溶解，將所得溶液分為A、B兩等份；步驟2：向A中加入足量的NaOH溶液并加熱，共收集到0.448L NH3(標準狀況下)，氨氣的物質的量為=0.02mol，即含有0.02mol NH4+，質量為0.36g；過濾后將所得濾渣洗滌干燥并灼燒至質量不再變化，可得1 8 g固體殘渣，殘渣為氧化鐵，物質的量為=0.03mol，即含有0.06mol Fe3+，質量為3.36g；步驟3：向B中加入足量的BaCl2溶液，過濾洗滌干燥，可得9. 32 g固體殘渣，該殘渣為硫酸鋇，物質的量為=0.04mol，即含有0.04mol SO42-，質量為3.84g；根據上述分析，每份銨黃鐵礬中含有的OH-的質量為-0.36g -3.36g -3.84g=2.04g，物質的量為=0.12mol，銨黃鐵礬中n(NH4+):n(Fe3+):n(SO42-):n(OH-)=0.02mol: 0.06mol: 0.04mol: 0.12mol=1:3:2:6，因此銨黃鐵礬的化學式為NH4Fe3(SO4)2(OH)6，故答案為：NH4Fe3(SO4)2(OH)6。