Question

【题目】工业上利用硫铁矿烧渣(主要成分为Fe3O4、Fe2O3、FeO、SiO2)为原料制备高档颜料——铁红(Fe2O3)，具体生产流程如下：

试回答下列问题：

（1）“酸溶”过程中Fe3O4发生反应的离子反应方程式为 ；

（2）实验室实现“步骤Ⅱ”中分离操作所用的玻璃仪器有 、玻璃棒和烧杯等；步骤Ⅳ中应选用 试剂调节溶液的pH(填字母编号)。

A．稀硝酸 B．氢氧化钠溶液 C．高锰酸钾溶液 D．氨水

（3）检验步骤Ⅲ已经进行完全的试剂是 ；

（4）步骤Ⅴ的反应温度一般需控制在35℃以下，其目的是 ；

（5）步骤Ⅵ中发生反应的化学反应方程式为 ；

（6）步骤Ⅴ中，FeCO3达到沉淀溶解平衡时，若室温下测得溶液的pH为8.5，c(Fe2+)＝1×10-6 mol·L-1。试判断所得的FeCO3中是否含有Fe(OH)2 (填“是”或“否”)，请通过简单计算说明理由。(已知：Ksp[Fe(OH)2]＝4.9×10-17) ；

（7）欲测定硫铁矿矿渣中Fe元素的质量分数，称取ag样品，充分“酸溶”、“水溶”后过滤，向滤液中加入足量的H2O2，充分反应后加入NaOH溶液至不再继续产生沉淀，经过滤、洗涤、灼烧至固体恒重，冷却后称得残留固体bg，测得该样品中Fe元素的质量分数为 。

Answer 1

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

(4) 防止NH4HCO3分解，减少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，故无Fe(OH)2沉淀生成 (7)7b/10a

【解析】

试题分析:（1）“酸溶”过程中Fe3O4与稀硫酸反应生成Fe2(SO4)3、FeSO4、H2O，所以离子方程式为Fe3O4＋8H＋＝2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O。

（2）通过“步骤Ⅱ”可得到滤液X，则步骤Ⅱ为过滤，过滤用到的玻璃仪器除了玻璃棒和烧杯外，还需要漏斗；步骤Ⅳ调高PH值至5～6．5，需要加入碱，氢氧化钠会和Fe2+离子发生反应生成沉淀，所以应选用弱碱氨水，答案选D。

（3）步骤III的作用是加入了铁粉，Fe还原溶液的Fe3+转化为Fe2+，所以检验步骤Ⅲ已经进行完全的试剂是KSCN溶液。

（4）因为NH4HCO3受热易分解，而且水解反应为吸热反应，温度升高，水解程度增大，所以步骤Ⅴ的反应温度一般需控制在35℃以下，则其目的是防止NH4HCO3分解，减少Fe2+的水解。

（5）煅烧FeCO3生成Fe2O3，FeCO3是还原剂，则氧化剂是空气中的O2，根据元素守恒和氧化还原反应原理，另一生成物为CO2，所以化学方程式为4FeCO3 + O22Fe2O3 + 4CO2 。

（6）溶液的pH为8．5，则c（H+）=10-8．5molL1，c（OH）=Kw/ c（H+）=10-14/10-8．5 molL1=10－5．5 molL1，所以溶液中c（Fe2+）·c（OH－）2＝1×10－6×（1×10－5．5）2 ＝1×10－17＜Ksp[Fe(OH)2]＝4．9×10-17，故无Fe(OH)2沉淀生成。

（7）最后所得残留固体为Fe2O3，根据Fe元素守恒，样品中的Fe元素质量为：bg×112/160=7b/10，则该样品中Fe元素的质量分数为7b/10a。