Question

【題目】已知鋅礦渣中含有ZnSO4、FeS2、SiO2、FeSO4、CuSO4 等，利用鋅礦渣生產硫酸鋅和氧化鐵流程如下：

4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2

已知：i．FeS2不溶于水和稀酸。

ii．金屬離子氫氧化物開始沉淀和沉淀完全時的pH

氫氧化物	Zn(OH)2	Fe(OH)2	Fe(OH)3
開始沉淀時的pH	6.5	7.5	2.2
沉淀完全時的pH	8.5	9.5	3.5

iii．SiO2難溶于水，可溶于強堿生成一種可溶性鹽。

(1)加入H2O2的目的是________。

(2)檢驗濾液1中不含Fe3+的方法是________，濾液1加入鋅粉的作用是_____________（用離子方程式表示）。

(3)濾渣1的成分主要有 _________（寫化學式），加入NaOH堿浸時反應的離子方程式是__________。

(4)用NaOH進行堿浸時，氧化鐵含量與堿浸溫度、堿浸時間關系如圖所示，堿浸的最佳溫度和時間為__________。

(5)傳統鋼鐵冶煉高耗能、高污染，科學家尋找綠色環保的鋼鐵冶煉技術，通過電解的方法將鐵礦石中的氧化鐵（熔融態）變成金屬鐵。電解的示意圖如圖所示，請在圖中標出兩極名稱及離子運動方向___________，并寫出陰極電極反應式_______。

Answer 1

【答案】氧化Fe2+為Fe(OH)3而沉淀 取少量濾液1于試管中，滴加KSCN溶液，若不顯紅色，則證明不含Fe3+ Zn+Cu2+= Zn2++Cu SiO2 、Fe(OH)3 、FeS2 SiO2+2OH-=SiO32-+H2O 120℃1h 陰極：Fe3++3e-=Fe

【解析】

鋅礦渣中含有ZnSO4、FeS2、SiO2、FeSO4、CuSO4等，充分水浸，加入過氧化氫可將亞鐵離子氧化，調節溶液pH=5.2可生成氫氧化鐵沉淀，過濾，濾液1主要含有ZnSO4、CuSO4，加入鋅粉置換出銅，濾液經蒸發濃縮可得硫酸鋅；濾渣1主要含有SiO2、Fe(OH)3、FeS2（題目所給信息：FeS2不溶于水和稀酸），煅燒時發生反應4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2、2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O；煅燒后加入氫氧化鈉溶液堿浸，SiO2與氫氧化鈉溶液反應，可生成硅酸鈉形成溶液，過濾得到的濾渣則主要為氧化鐵，洗滌干燥后得到氧化鐵，以此解答該題。

(1)加入H2O2，調節pH，可氧化Fe2+為Fe(OH)3而沉淀，故答案為：氧化Fe2+為Fe(OH)3而沉淀；
(2)鐵離子與KSCN反應，檢驗濾液1中不含Fe3+的方法是取少量濾液1于試管中，滴加KSCN溶液，若不顯紅色，則證明不含Fe3+，濾液1加入鋅粉可置換出銅，發生Zn+Cu2+=Zn2++Cu，
故答案為：取少量濾液1于試管中，滴加KSCN溶液，若不顯紅色，則證明不含Fe3+；Zn+Cu2+=Zn2++Cu；
(3)由以上分析可知濾渣1為SiO2、Fe(OH)3、FeS2，加入NaOH堿浸時反應的離子方程式是SiO2+2OH-=SiO32-+H2O，
故答案為：SiO2、Fe(OH)3、FeS2；SiO2+2OH-=SiO32-+H2O；
(4)由圖象可知，溫度為120℃時氧化鐵的含量最高，堿浸1h時氧化鐵含量較高，且之后上升不明顯，故答案為：120℃、1h；
(5)電解時，氧離子向陽極移動，鐵離子向陰極移動，陰極發生還原反應生成鐵，電極反應式為Fe3++3e-=Fe，圖象可表示為，
故答案為：；Fe3++3e-=Fe。