题目内容

9．以硫铁矿（主要成分为FeS2）为原料制备氯化铁晶体（FeCl3•6H2O）的工艺流程如图：
回答下列问题：
（1）煅烧时粉碎硫铁矿的目的是增大反应物的接触面积，提高原料的利用率．该反应的化学方程式4FeS2+11O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe2O3+8SO2，该反应中被氧化的元素是S和Fe．
（2）酸溶及后续过程中均需保持盐酸过量，其目的是提高铁元素的浸出率、抑制Fe3+水解；
（3）操作a为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，获得FeCl3•6H2O；
（4）焙烧产生的二氧化硫可以用来生产硫酸，其中利用催化氧化反应将SO2转化为SO3是一个关键步骤．压强及温度对SO2转化率的影响如下表：
0.10.5110
40099.2%99.6%99.7%99.9%
50093.5%96.9%97.8%99.3%
60073.7%85.8%89.5%96.4%
根据表中的数据判断该反应的正向属于放热（填“放热“或”吸热“）反应，理由是压强一定时，温度升高，SO2转化率下降，说明升温平衡逆向移动，则正向放热．
（5）计算每生产1万吨98%硫酸所需要含80%FeS2的硫铁矿为7894.7吨（假设反应过程中硫的损失率为5%，结果保留一位小数）．

分析 根据流程，黄铁矿在高温下煅烧可以得到铁的氧化物，将其溶于盐酸中，可以得到含有亚铁离子、铁离子的盐溶液，向其中通入氯气，能将亚铁离子氧化为铁离子，氯化铁溶液蒸发浓缩、冷却结晶就可以得到氯化铁的晶体．
（1）煅烧时粉碎硫铁矿的目的是增大接触面积增大反应速率，提高原理利用率；依据流程可知反应物为FeS2和氧气，生成物为二氧化硫和铁的氧化物，据此写出反应的方程式，反应中元素化合价升高的做还原剂被氧化；
（2）煅烧后生成的氧化铁与盐酸反应生成氯化铁，酸浸后生成的氯化铁是目标物质，加入过量盐酸是抑制铁离子的水解，使更多的铁元素转化为氯化铁；
（3）由溶液获得晶体需加热蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥；
（4）采取控制变量法，压强一定，分析温度对平衡的影响，由表中数据可知，压强一定时，温度升高时，SO2的转化率降低，说明升高温度有利于平衡向逆反应移动；
（5）根据S元素守恒，利用关系式：FeS2～2SO2～2SO3～2H2SO4计算，注意硫元素的利用率的计算．

解答 解：黄铁矿在高温下煅烧可以得到铁的氧化物，将其溶于盐酸中，可以得到含有亚铁离子、铁离子的盐溶液，向其中通入氯气，能将亚铁离子氧化为铁离子，氯化铁溶液蒸发浓缩、冷却结晶就可以得到氯化铁的晶体．
（1）煅烧时粉碎硫铁矿的目的是增大接触面积增大反应速率，提高原理利用率；依据流程可知反应物为FeS2和氧气，生成物为二氧化硫和氧化铁，反应的方程式为：4FeS2+11O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe2O3+8SO2，反应中铁元素化合价+2价升高为+3价，所以贴元素被氧化，硫元素从-1价变化为+4价，化合价升高失电子被氧化，被氧化的元素为Fe和S；
故答案为：增大反应物的接触面积，提高原料的利用率；4FeS2+11O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe2O3+8SO2；Fe和S；
（2）酸溶及后续过程中均需保持盐酸过量，其目的是使氧化铁溶解为氯化铁，抑制铁离子的水解，故答案为：提高铁元素的浸出率；抑制Fe3+水解；
（3）操作a为由溶液获得晶体需加热蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，获得FeCl3•6H2O，故答案为：过滤；洗涤；
（4）由表中数据可知，压强一定时，温度升高时，SO2的转化率降低，说明升高温度有利于平衡向逆反应移动，故正反应为放热反应，
故答案为：放热；压强一定时，温度升高，SO2转化率下降，说明升温平衡逆向移动，则正向放热；
（5）反应的关系式为：FeS2～2SO2～2SO3～2H2SO4，
设生产1万吨98%硫酸所需要含80% FeS2质量为x，反应过程中硫的损失率为5%，硫元素利用率95%，
FeS2～2SO2～2SO3～2H2SO4
120               196
x×80%×95%  1×104t×98%
x=$\frac{120×1×1{0}^{4}t×98%}{196×80%×95%}$=7894.7t，
故答案为：7894.7．

点评 本题考查了物质分离和提纯的方法，实验操作，流程分析，化学平衡的移动及有关计算，掌握物质性质和除杂原则是解题关键，计算时利用关系式可简化计算过程，题目难度中等．

练习册系列答案
相关题目
18．某有机物A是农药生产中的一种中间体，其结构简式如图．则下列叙述正确的是（　　）
A．有机物A分子式为C10H12O3Cl
B．有机物A可以和Br2的CCl4溶液发生加成反应
C．有机物A和浓硫酸混合加热，可以发生消去反应
D．1molA和足量的NaOH溶液反应，最多可以消耗3mol NaOH
19．下列物质的电子式书写正确的是（　　）
A．NaCl  Na+${\;}_{•}^{•}$$\underset{\stackrel{••}{CI}}{••}$${\;}_{•}^{•}$B．H2S   H+[${\;}_{•}^{•}$$\underset{\stackrel{••}{S}}{••}$${\;}_{•}^{•}$]2-H+
C．N2 D．NH4I 
16．某同学进行如图所示实验，测量稀盐酸与烧碱溶液中和反应的能量变化．实验表明：反应温度升高，由此判断该反应是放热（填“吸热”或“放热”）反应，其离子方程式是H++OH-=H2O．
4．为探究某铁碳合金与浓硫酸在加热条件下反应的部分产物并测定铁碳合金中铁元素的质量分数，某化学活动小组设计了如图所示的实验装置，并完成以下实验探究．往圆底烧瓶中加入mg铁碳合金，并滴入过量浓硫酸，点燃酒精灯．
（1）装置B的作用是检验SO2的存在．
（2）甲同学观察到装置C中有白色沉淀生成．他得出了使澄清石灰水变浑浊的气体是二氧化碳的结论．装置A中能产生二氧化碳的化学方程式为C+2H2SO4（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO2↑+2SO2↑+2H2O．
（3）乙同学认为甲同学的结论是错误的，他认为为了确认二氧化碳的存在，需在装置B～C之间添加装置M，装置E、F中盛放的试剂分别是酸性KMnO4溶液或溴水（或其他合理答案）、品红溶液．重新实验后观察到装置F中的现象是品红溶液不褪色或无明显现象．
（4 ）有些同学认为合金中铁元素的质量分数可用KMnO4溶液来测定（5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O）
测定铁元素质量分数的实验步骤如下：
I．往烧瓶A中加入过量的还原剂铜粉使溶液中的Fe3+完全转化为Fe2+过滤，得到滤液B；
Ⅱ．将滤液B稀释为250mL；
Ⅲ．取稀释液25.00mL，用浓度为c mol•L-1的酸性KMnO4溶液滴定，三次滴定实验所需KMnO4溶液体积的平均值为VmL．
①步骤Ⅱ中，将滤液B稀释为250mL需要用到的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒、胶头滴管外，还必须要用到的是250mL容量瓶．
②滴定过程中不需要（填“需要”或“不需要“）加入指示剂．
③铁碳合金中铁元素的质最分数为$\frac{2.8cV}{m}$×100%．
14．在限定条件下，对个有机物的同分异构体数目（不考虑立体异构）判断正确的是（　　）
  A B C D
分子式 C4H8 C4H8Cl2 C4H10O C5H10O2
限定条件 能发生加成反应只有一个甲基 能与钠反应 只有一种官能团
数目 3 5 3 2
A．AB．BC．CD．D
1．检验某溶液中是否含有K+、Fe3+、Cl-、Mg2+、I-、CO32-、SO42-，限用的试剂有：盐酸硫酸、硝酸银溶液、硝酸钡溶液．设计如下实验步骤，并记录相关现象．下列叙述不正确的是（　　）
A．该溶液中一定有I-、CO32-、SO42-、K+
B．试剂①为硝酸钡
C．通过黄色溶液中加入硝酸银可以检验原溶液中是否存在Cl-
D．试剂②一定为盐酸
18．化学与生活、社会可持续发展密切相关．下列有关叙述不正确的是（　　）
A．发生铅中毒时，可喝大量的牛奶或鸡蛋清来缓解病情
B．CO2的水溶液呈酸性，CO2的大量排放会导致酸雨的形成
C．黄河入海口沙洲的形成与用卤水点豆腐，都体现了胶体聚沉的性质
D．利用二氧化碳等原料合成聚碳酸酯类可降解塑料，有利于减少白色污染
19．如图为向25mL0.1•L-1 NaOH溶液中逐滴滴加0.2mol•L-1 CH3COOH溶液过程中溶液pH的变化曲线．AB区间，c（OH-）＞c（H+），则c（OH-）与c（CH3COO-）大小关系是（　　）
A．c（OH-）大于、小于或等于c（CH3COO-）B．c（OH-）一定等于c（CH3COO-）
C．c（OH-）一定小于c（CH3COO-）D．c（OH-）一定大于c（CH3COO-）

违法和不良信息举报电话：027-86699610 举报邮箱：58377363@163.com

精英家教网