Question

【題目】用磁鐵礦（主要成分Fe3O4、含Al2O3和SiO2等雜質），制取FeCO3的工藝流程如下：

（1）“酸浸”時Fe3O4發生反應的離子反應方程式為 _______ 。

（2）“酸浸”過程中加入過量硫酸的目的是 _______ 和 _______ 。

（3）當溶液中金屬離子濃度小于10－5mol·L－1時，則認為金屬離子沉淀完全。若還原反應后溶液中c（Fe2＋）＝0.1 mol·L－1，則常溫下加入20%氨水應調pH的范圍為 _______ 。｛已知：Ksp[Fe（OH）2]＝1×10－17，Ksp[Al（OH）3]＝1×10－32｝

（4）“過濾1”所得濾渣除Fe、Al（OH）3外還有 _______ 。

（5）“沉鐵”反應的離子方程式為： _______ 。

（6）若將“沉淀”試劑NH4HCO3改成Na2CO3，則溶液的混合方式為 _______ （填字母）。

A 向“過濾1”的濾液中滴加Na2CO3溶液，并充分攪拌

B 向Na2CO3溶液中滴加“過濾1”的濾液，并充分攪拌

C “過濾1”的濾液和Na2CO3溶液同時加入，并充分攪拌

Answer 1

【答案】Fe3O4＋8H+=Fe2+＋2Fe3+＋4H2O 提高磁鐵礦的浸取率 抑制Fe3+等金屬離子水解 5～8 SiO2 Fe2+＋2HCO3-=FeCO3↓＋CO2↑＋H2O A

【解析】

根據題給信息分析流程可知，磁鐵礦加硫酸酸浸，Fe3O4、Al2O3溶解，溶液中含金屬離子為 Fe2+、Fe3+和Al3+，加入Fe使Fe3+還原為 Fe2+，過濾后的溶液加入NH4HCO3生成FeCO3沉淀，過濾后的產品。

(1)Fe3O4 可表示為FeOFe2O3，含二價鐵和三價鐵，“酸浸”時Fe3O4發生反應的離子反應方程式為Fe3O4+8H+=Fe2++2Fe3++4H2O。答案為：Fe3O4+8H+=Fe2++2Fe3++4H2O

(2)為提高磁鐵礦的浸取率，“酸浸”過程中需加入過量的硫酸，硫酸同時還能抑制Fe3+等金屬離子水解，防止因水解沉淀損失鐵元素。答案為：提高磁鐵礦的浸取率；抑制Fe3+等金屬離子水解

(3)加入20%氨水調節pH的目的是使Al3+完全沉淀，而 Fe2+不沉淀。 Fe2+濃度為10-5mol·L-1且飽和時，Ksp[Fe(OH)2]＝1×10-17=10-5mol·L-1×c2(OH-)，解得c(OH-)=10-6，pH=8；Al3+濃度為10-5mol·L-1且飽和時，Ksp[Al(OH)3]＝1×10-32=10-5mol·L-1×c2(OH-)，解得c(OH-)=10-9，pH=5。所以應控制pH為5～8。答案為：5～8

(4)SiO2 不能被硫酸溶解，所以“過濾1”所得濾渣除Fe、Al(OH)3外還有SiO2。答案為：SiO2

(5)根據題意及流程圖，“沉鐵”反應產生FeCO3和CO2，離子方程式為：Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+CO2↑+H2O。答案為：Fe2++2HCO3- =FeCO3↓+CO2↑+H2O

(6)為防止溶液堿性過強生成Fe(OH)2等其它沉淀，應向“過濾1”的濾液中滴加Na2CO3溶液，使Fe2+一直處于堿性不強的環境，生成FeCO3沉淀，所以A正確，B和C方式堿性過強，不可取。答案為：A