Question

【題目】γ-Fe2O3在磁性、催化、氣敏等方面用途非常廣泛，以硫鐵礦燒渣（含Fe2O3、SiO2、CaO、Al2O3等）為原料生產γ-Fe2O3的流程如下：

（1）“還原焙燒”時，焦炭的作用是______________，起還原作用的主要物質是__________（填化學式）。

（2）“浸取”時，為提高鐵的浸取率，可采取的措施除粉碎焙燒后的熔體、適當增大硫酸的用量外，還可采取的措施有______________（任寫一條）。

（3）“過濾”前，將溶液的pH調至5～5.5的目的是將Al3+轉化為___________（填化學式）。

（4）“緩慢干燥”生成鐵黃的化學方程式為_____________。

（5）經上述流程制得的γ-Fe2O3中含有少量FeO和Al2O3雜質，某課題小組稱取8.1380gγ-Fe2O3樣品，溶于100mL2.00mol/LH2SO4溶液中，完全溶解后加入過量H2O2溶液，然后加入1.00mol/L的NaOH溶液，生成固體的質量與加入NaOH溶液體積的關系如圖，則該樣品中γ-Fe2O3的百分含量為___________（百分數保留到小數點后兩位）。

Answer 1

【答案】

（1）燃燒提供熱量和產生還原劑（2分）；CO（1分）

（2）充分攪拌（或適當延長浸取時間等其他合理答案）（1分）

（3）Al(OH)3(1分)

（4）4Fe(OH)2+O2=4FeOOH+2H2O(2分)

（5）98.30%(2分)

【解析】

試題分析：（1）“還原焙燒”時，焦炭與氧氣反應產生CO作還原劑，將三價鐵轉化為二價鐵。所以焦炭的作用是燃燒提供熱量和產生還原劑，起還原作用的主要物質是CO。

（2）“浸取”時，為提高鐵的浸取率，可采取的措施除粉碎焙燒后的熔體、適當增大硫酸的用量外，還可以充分攪拌、適當延長浸取時間等。

（3）硫鐵礦燒渣中含Fe2O3、SiO2、CaO、Al2O3等，應將SiO2、CaO、Al2O3等雜質處理除去，所以將溶液的pH調至5～5.5，目的是將Al3+轉化為Al(OH)3。

（4）硫酸亞鐵溶液加入氨水后轉化為Fe(OH)2，在氧氣作用下轉化為鐵黃FeOOH，所以“緩慢干燥”生成鐵黃的化學方程式為4Fe(OH)2+O2=4FeOOH+2H2O。

（5）在樣品中加入H2SO4溶液后發生的反應有Fe2O3 + 3H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 3H2O，FeO + H2SO4 = FeSO4 + H2O，Al2O3 + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2O。再加入過量H2O2溶液將Fe2 + 氧化為Fe3 + 。由圖像可知，O→A為NaOH中和過量的H2SO4，A→B為Al3+、Fe3+生成Al(OH)3、Fe(OH)3沉淀，B→C為Al(OH)3溶解。最后剩余的固體只有Fe(OH)3沉淀。B→C固體質量減少10.9095－10.7535=0.156g，即Al(OH)3為0.156g，為0.002mol，根據鋁元素守恒，可得為Al2O3為0.001mol，質量為0.078g。最后剩余的固體只有Fe(OH)3沉淀，質量為10.7535g，為0.1005mol，即鐵元素總物質的量為0.1005mol。100mL2.00mol/LH2SO4為0.2mol，與0.001molAl2O3反應用掉0.003mol，與93mL1.00mol/L的NaOH反應用掉0.0465mol，則與FeO和Fe2O3反應共用H2SO4為0.2mol－0.003mol－0.0465mol=0.1505mol。設Fe2O3為amol，則FeO為（0.1005－2a）mol，根據反應方程式可得3a+（0.1005－2a）=0.1505。求解可得a=0.05mol。則該樣品中γ-Fe2O3的百分含量為=98.30%。