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)“酸溶”過程中Fe3O4發生反應的離子方程式為 ；

(2)實驗室實現“步驟Ⅱ”中分離操作所用的玻璃儀器有 、玻璃棒和燒杯等；步驟Ⅳ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)檢驗步驟Ⅲ已經進行完全的試劑是 ；

(4)步驟Ⅴ的反應溫度一般需控制在35℃以下，其目的是 ；

(5)步驟Ⅵ中發生反應的化學反應方程式為 ；

(6)步驟Ⅴ中，FeCO3達到沉淀溶解平衡時，若室溫下測得溶液的pH為8.5，c(Fe2+)＝1×10-6 mol·L-1。試判斷所得的FeCO3中是否含有Fe(OH)2 (填“是”或“否”)，請通過簡單計算說明理由。(已知：Ksp[Fe(OH)2]＝4.9×10-17) ；

(7)欲測定硫鐵礦礦渣中Fe元素的質量分數，稱取ag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bg，測得該樣品中Fe元素的質量分數為 。

Answer 1

【答案】(1)Fe3O4＋8H＋＝2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O(2)漏斗；D(3)KSCN溶液

(4)防止NH4HCO3分解，減少Fe2+的水解(5)4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2

(6)否；溶液中c(Fe2+)·c(OH－)2＝1×10－6×(1×10－5.5)2＝1×10－17＜Ksp[Fe(OH)2]＝4.9×10-17，故無Fe(OH)2沉淀生成(7)7b/10a(或112b/160a)

【解析】

試題分析：(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，“酸溶”過程中Fe3O4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Ⅱ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，故選D；

(3)步驟Ⅲ是將鐵離子還原成亞鐵離子，檢驗步驟Ⅲ已經進行完全，即溶液中沒有鐵離子，可以用KSCN溶液；

(4)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進碳酸氫銨容易分解，所以溫度一般需控制在35℃以下；

(5)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；

(6)由題中數據可知，溶液中c(Fe2+)c(OH-)2=1×10-6×(1×10-5.5)2=1×10-17＜Ksp[Fe(OH)2]=4.9×10-17，故無Fe(OH)2沉淀生成，

(7)根據題意，最后稱得殘留固體bg為氧化鐵，則鐵元素的質量為112÷160×bg=0.7bg，根據鐵元素守恒可知樣品中鐵元素的質量為0.7bg，所以樣品中Fe元素的質量分數為。