Question

【題目】某鋁土礦和黃鐵礦的共生礦(主要成分為Al2O3、FeS2和SiO2)，由此礦石制備Fe3O4和Al2O3的流程如下圖所示，回答下列問題：

（1）“步驟2”焙燒過程產生的廢氣為 _________。

（2）已知“步驟4”隔絕空氣焙燒，則化學方程式為________（已知該過程產生的廢氣和廢氣1成分相同)。

（3）“固體2”的成分是_________，步驟5的分離方法是_________。

（4）寫出步驟5的離子方程式__________。

（5）若原礦石質量為bkg，經過該過程獲得的Fe3O4的質童為akg，則原礦石中鐵元素的質量分數為________。

（6）該流程中存在較為明顯的缺陷是____________。

Answer 1

【答案】二氧化硫 FeS2+ 16Fe2O311Fe3O4+2SO2↑ 硅酸 過濾 AlO2－＋4H＋=Al3＋＋2H2O、SiO32－＋2H＋=H2SiO3↓ 產生有害氣體，污染環境；多次焙燒或灼燒，能耗高

【解析】

鋁土礦和黃鐵礦的混合物焙燒是黃鐵礦反應生成Fe2O3和SO2，加入足量的NaOH溶液，氧化鋁和SiO2溶解得到“溶液1”為NaAlO2和Na2SiO3，“固體1”為Fe2O3，“溶液1”加入足量的稀硫酸，得到“固體2”為硅酸，可以用來制備純硅，“溶液2”為硫酸鋁，加入足量的氨水反應生成Al(OH)3，灼燒得到Al2O3，據此分析作答；

鋁土礦和黃鐵礦的混合物焙燒是黃鐵礦反應生成Fe2O3和SO2，加入足量的NaOH溶液，氧化鋁和SiO2溶解得到“溶液1”為NaAlO2和Na2SiO3，“固體1”為Fe2O3，“溶液1”加入足量的稀硫酸，得到“固體2”為硅酸，可以用來制備純硅，“溶液2”為硫酸鋁，加入足量的氨水反應生成Al(OH)3，灼燒得到Al2O3，

（1）根據共生礦中含有成分，“步驟2”發生的反應是4FeS2＋11O2 2Fe2O3＋8SO2，即產生的廢氣為SO2；

（2）根據上述分析，固體1為Fe2O3，因此“步驟4”反應過程中廢氣與廢氣1成分相同，即該過程中產生SO2，即該反應方程式是FeS2＋16Fe2O3 11Fe3O4＋2SO2↑；

（3）根據“固體2”的成分是硅酸；步驟5得到固體和溶液，即該操作步驟是過濾；

（4）根據上述分析，“溶液1”的成分是NaAlO2和Na2SiO3，加入足量的稀硫酸，則發生的離子方程式為AlO2－＋4H＋=Al3＋＋2H2O、SiO32－＋2H＋=H2SiO3↓；

（5）“步驟4”發生的反應是FeS2＋16Fe2O3 11Fe3O4＋2SO2↑，則原礦石中鐵元素的質量為，鐵元素的質量分數為×100%=×100%；

（6）流程中產生SO2等有害氣體，污染環境，多次焙燒或灼燒，耗能高， 因此該流程中存在較為明顯的缺陷是產生有害氣體，污染環境，多次焙燒或灼燒，耗能高。