题目内容
【题目】用磷铁渣(含Fe、FeP、Fe2P及少量杂质)制备FePO4·2H2O(磷酸铁)的工艺流程如下：
(1)“浸取”时，在密闭反应器中加入硝酸、硫酸及活性炭，硝酸首先分解生成NO2和O2，O2将铁和磷分别氧化为Fe2O3、P2O5。
①Fe2P与O2反应的化学方程式为__________。
②加入硫酸的目的是__________；加入活性炭能降低有害气体的产生，这是因为__________。
③c(HNO3)与磷铁渣溶解率关系，如题图-1所示，当c(HNO3)在1.5~2.0mol·L-1时，磷铁渣溶解率随硝酸的浓度增大而减小的原因是__________
图-1
图-2
(2)“制备”时，溶液的pH对磷酸铁产品中铁和磷的含量及n(Fe)/n(P)比值的影响，如题图-2所示（考虑到微量金属杂质，在pH=1时，n(Fe)/n(P)为0.973最接近理论值]）。在pH范围为1~1.5时，随pH增大，n(Fe)/n(P)明显增大，其原因是___________；写出生成FePO4·2H2O的离子方程式：__________________________。
【答案】4Fe2P + 11O2
4Fe2O3 + 2P2O5 溶解Fe2O3等并保持体系的酸度 （活性炭具有吸附性）吸附NO2等 硝酸的分解速率大于硝酸分解产物中氧气与磷铁渣反应的反应速率（硝酸分解过快导致损失） pH增大，促进了Fe3+水解，生成的Fe(OH)3混入产品中 Fe3+ +H3PO4 +nNH3·H2O+(2-n)H2O=FePO4·2H2O↓+nNH4++(3-n)H+（n=1，2，3，均给分）
【解析】
磷铁矿在90℃与硝酸、硫酸、活性炭作用，得到Fe3＋、H3PO4等，过滤除去不可溶性的杂质，加入H3PO4调节P和Fe的比例，加入氨水，得到产物。
(1) ①根据题干信息，O2将Fe和P分别氧化为Fe2O3和P2O5，根据得失电子守恒和质量守恒，化学方程式为4Fe2P + 11O24Fe2O3 + 2P2O5；
②题干信息，首先硝酸分解得到NO2和O2，氧气将Fe2P氧化得到Fe2O3，但是经过浸取后，得到含有Fe3＋、H3PO4的溶液，加入硫酸，可以溶解Fe2O3，也可以维持酸性环境，防止Fe3＋水解，因此加入硫酸的目的是溶解Fe2O3等并保持体系的酸度；硝酸分解可以得到有害气体NO2，而活性炭的体表面积较大，可以吸附NO2等有害气体；
③硝酸的浓度越大，其分解速率越快，导致浸取率降低；答案为硝酸的分解速率大于硝酸分解产物中氧气与磷铁渣反应的反应速率（硝酸分解过快导致损失）；
(2)pH开始增大时，促进溶液中的Fe3＋水解生成Fe(OH)3混入产品中，导致n(Fe)/n(P)明显增大；调节好Fe、P比例的溶液中，含有Fe3＋、H3PO4，加入NH3·H2O得到FePO4，根据原子守恒和电荷守恒，离子方程式为Fe3＋＋H3PO4＋3NH3·H2O=FePO4·2H2O↓＋3NH4＋＋H2O，如果NH3·H2O少量，H＋没有完全中和，离子方程式可表示为Fe3+ +H3PO4 +nNH3·H2O+(2-n)H2O=FePO4·2H2O↓+nNH4++(3-n)H+。
【题目】实验小组同学探究稀H2SO4对溶液中的I—被O2 氧化的影响因素。
（1）为了探究c(H+)对反应速率的影响，进行实验：
10mL 1mol· L－1 KI溶液5滴淀粉溶液 | 序号 | 加入试剂 | 变色时间 |
Ⅰ | 10mL蒸馏水 | 长时间放置，未见明显变化 | |
Ⅱ | 10mL 0.1mol· L－1H2SO4溶液 | 放置3min后，溶液变蓝 | |
Ⅲ | 10mL 0.2mol· L－1H2SO4溶液 | 放置1min后，溶液变蓝 | |
Ⅳ | 10mL 0.1mol· L－1K2SO4溶液 | 长时间放置，未见明显变化 |
① 写出实验Ⅱ发生反应的离子方程式 ______。
② 实验Ⅰ~Ⅲ所得结论：_______。
③ 增大实验Ⅱ反应速率还可以采取的措施 ______。
④ 实验Ⅳ的作用是______。
（2）为探究c(H+)除了对反应速率影响外，是否还有其他影响，提出假设：
ⅰ. 增大c(H+)，增强O2的氧化性；
ⅱ. 增大c(H+)，_______。
小组同学利用下图装置设计实验方案，对假设进行验证。
| 序号 | 溶液a | 溶液b | 现象 |
Ⅴ | 10mL 1mol· L－1 KI溶液 10mL H2O | 10mL 0.1mol·L－1K2SO4溶液 10mLH2O | 指针未见偏转 | |
Ⅵ | 10mL 1mol· L－1 KI溶液 10mL H2O | 10mL 0.1mol·L－1K2SO4溶液 1mL 0.2mol·L－1H2SO4溶液 9mL H2O | 指针 偏转 | |
Ⅶ | X | 10mL 0.1mol·L－1K2SO4溶液 10mL 0.2mol·L－1H2SO4溶液 | Y | |
Ⅷ | Z | 10mL 0.1mol·L－1K2SO4溶液 10mLH2O | 指针未见偏转 |
通过实验证实假设ⅰ合理，将表中空白处的试剂或现象补充完整。
X __________；Y _________；Z __________。
