Question

【題目】工業上利用硫鐵礦燒渣（主要成分為Fe3O4、Fe2O3、FeO、SiO2）為原料制備高檔顏料﹣﹣鐵紅（Fe2O3），具體生產流程如下：

試回答下列問題：

（1）步驟Ⅰ若用稀硫酸，則Fe3O4發生反應的離子反應方程式為__________；

（2）實驗室實現“步驟Ⅰ”中分離操作所用的玻璃儀器有__________________；步驟Ⅲ中應選用_____試劑調節溶液的pH（填字母編號）．

A．稀硝酸 B．氫氧化鈉溶液 C．高錳酸鉀溶液 D．氨水

（3）步驟Ⅳ的反應溫度一般需控制在35℃以下，其目的是_____________________；

（4）煅燒過程中發生反應的化學反應方程式為___________________；

（5）步驟Ⅳ中，FeCO3達到沉淀溶解平衡時，若室溫下測得溶液的pH為9.5，c（Fe2+）=1×10﹣6 mol/L．試判斷所得的FeCO3中是否含有Fe（OH）2，請通過簡單計算說明理由_________________．（已知：Ksp[Fe（OH）2]=4.9×10﹣17）．

（6）欲測定硫鐵礦礦渣中Fe元素的質量分數，稱取5.6 克樣品，充分“酸溶”、“水溶”后過濾，向濾液中加入足量的H2O2，充分反應后加入NaOH溶液至不再繼續產生沉淀，經過濾、洗滌、灼燒至固體恒重，冷卻后稱得殘留固體4.2克，測得該樣品中Fe元素的質量分數為_______________（保留三位有效數字）．

Answer 1

【答案】 Fe3O4+8H+=Fe2++2Fe3++4H2O 漏斗、玻璃棒、燒杯 D 防止NH4HCO3分解；減少Fe2+的水解 4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2 溶液中c（Fe2+）c（OH﹣）2=1×10﹣6×（1×10﹣4.5）2=1×10﹣15＞Ksp[Fe（OH）2]=4.9×10﹣17，故有Fe（OH）2沉淀生成 52.5%

【解析】二氧化硅為酸性氧化物，與硫酸不反應，硫鐵礦燒渣(主要成分為Fe3O4、Fe2O3、FeO、SiO2)加入硫酸后生成硫酸亞鐵、硫酸鐵，過濾后得到的濾渣為二氧化硅，濾液中加入過量鐵粉，生成硫酸亞鐵溶液，調節pH后加入碳酸氫銨溶液，可生成碳酸亞鐵固體，經洗滌、干燥，在空氣中灼燒時發生分解，且與空氣中的氧氣發生氧化還原反應，可生成氧化鐵。

(1)酸溶過程中四氧化三鐵和酸反應生成亞鐵離子、鐵離子和水，發生反應的離子方程式為Fe3O4+8H+＝Fe2++2Fe3++4H2O；(2)根據分析可知，步驟Ⅰ為過濾，過濾操作所用的玻璃儀器有漏斗、玻璃棒和燒杯等；步驟Ⅳ中調節pH值的試劑要能與酸反應且不引入新的雜質，所以用氨水較好，答案選D；(3)步驟Ⅴ是加入碳酸氫銨產生碳酸亞鐵溶液，溫度過高亞鐵離子水解程度增大，同時碳酸氫銨容易分解，所以溫度一般需控制在35℃以下；(4)步驟Ⅵ中發生反應為碳酸亞鐵在空氣中與氧氣發生氧化還原反應，可生成氧化鐵，反應方程式為4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2；(5)若室溫下測得溶液的pH為9.5，則溶液中氫氧根濃度是10－4.5mol/L，溶液中c（Fe2+）c2（OH－）＝1×10﹣6×（1×10﹣4.5）2＝1×10﹣15＞Ksp[Fe（OH）2]＝4.9×10﹣17，所以有Fe（OH）2沉淀生成；(6)根據題意，最后稱得殘留固體4.2g為氧化鐵，則鐵元素的質量為，根據鐵元素守恒可知樣品中鐵元素的質量為2.94g，所以樣品中Fe元素的質量分數為2.94g/5.6g×100%＝52.5%。