Question

【題目】以赤鐵礦(主要成分為60.0%Fe2O3，雜質為3.6%FeO，Al2O3，MnO2，CuO等)為原料制備高活性鐵單質的主要生產流程如圖所示：

已知部分陽離子以氫氧化物形式完全沉淀時溶液的pH如表所示：

沉淀物	Fe(OH)3	Al(OH)3	Fe(OH)2	Cu(OH)2
pH	3.4	5.2	9.7	6.7

請回答下列問題：

（1）含雜質的赤鐵礦使用前要將其粉碎，目的是___。操作Ⅰ的名稱是___。

（2）將操作Ⅰ后所得的MnO2與KClO3、KOH溶液混合共熱，可得到K2MnO4，此反應的化學方程式是____。

（3）將pH控制在3.6的目的是___。已知25℃時，Ksp[Cu(OH)2]=2×10-20，該溫度下反應Cu2++2H2OCu(OH)2+2H+的平衡常數K=___。

（4）加入雙氧水時反應的離子方程式為___。

（5）利用氨氣在500℃以上分解得到的氮原子滲透到鐵粉中可制備氮化鐵(FexNy)，若消耗氨氣17.0g，消耗赤鐵礦石1kg，寫出該反應完整的化學方程式：___。

Answer 1

【答案】增大固液接觸面積，加快浸出反應速率，提高浸出率 過濾 3MnO2＋6KOH＋KClO33K2MnO4＋KCl＋3H2O 使Fe3+全部沉淀下來而其他金屬離子不形成沉淀 5.0×10-9 H2O2＋2Fe2+＋2H+=2Fe3+＋2H2O 16Fe＋2NH32Fe8N＋3H2

【解析】

赤鐵礦(主要成分為60.0%Fe2O3，雜質有3.6%FeO，Al2O3，MnO2，CuO等)加硫酸溶解，金屬氧化物轉化為金屬陽離子，二氧化硅不溶，再加雙氧水把亞鐵離子還原為鐵離子，調節PH=3.6生成氫氧化鐵沉淀，過濾，灼燒氫氧化鐵生成氧化鐵，再用氫氣還原得鐵單質，以此解答該題。

(1)含雜質的赤鐵礦使用前要將其粉碎，可以增大固液接觸面積，加快浸出反應速率，提高浸出率，通過操作Ⅰ將不溶的二氧化錳過濾掉；

(2)MnO2與KClO3、KOH溶液混合共熱，可得到K2MnO4，錳元素化合價升高，則氯元素化合價降低，產物有氯化鉀，化學方程式為：3MnO2+KClO3+6KOH 3K2MnO4+KCl+3H2O；

(3)根據表中數據可知，為保證鐵離子全部沉淀的PH大于3.4，但為了不使其他金屬離子沉淀，PH不能太大；Ksp[Cu(OH)2]=c(Cu2+)×c2(OH-)=2×10-20，c(H+)=，反應Cu2++2H2OCu(OH)2+2H+的平衡常數K= =5×10-9；

(4)雙氧水氧化亞鐵離子，發生反應的離子方程式為H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O；

(5)赤鐵礦石1kg含鐵的物質的量為：×2+=8mol，氨氣的物質的量為：=1mol，鐵和氨氣的物質的量之比是8:1，生成的氮化鐵為Fe8N，根據質量守恒，則該反應為：16Fe+2NH32Fe8N+3H2。