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）步骤Ⅰ若用稀硫酸，则Fe3O4发生反应的离子反应方程式为__________；

（2）实验室实现“步骤Ⅰ”中分离操作所用的玻璃仪器有__________________；步骤Ⅲ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）步骤Ⅳ的反应温度一般需控制在35℃以下，其目的是_____________________；

（4）煅烧过程中发生反应的化学反应方程式为___________________；

（5）步骤Ⅳ中，FeCO3达到沉淀溶解平衡时，若室温下测得溶液的pH为9.5，c（Fe2+）=1×10﹣6 mol/L．试判断所得的FeCO3中是否含有Fe（OH）2，请通过简单计算说明理由_________________．（已知：Ksp[Fe（OH）2]=4.9×10﹣17）．

（6）欲测定硫铁矿矿渣中Fe元素的质量分数，称取5.6 克样品，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4.2克，测得该样品中Fe元素的质量分数为_______________（保留三位有效数字）．

Answer 1

【答案】 Fe3O4+8H+=Fe2++2Fe3++4H2O 漏斗、玻璃棒、烧杯 D 防止NH4HCO3分解；减少Fe2+的水解 4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2 溶液中c（Fe2+）c（OH﹣）2=1×10﹣6×（1×10﹣4.5）2=1×10﹣15＞Ksp[Fe（OH）2]=4.9×10﹣17，故有Fe（OH）2沉淀生成 52.5%

【解析】二氧化硅为酸性氧化物，与硫酸不反应，硫铁矿烧渣(主要成分为Fe3O4、Fe2O3、FeO、SiO2)加入硫酸后生成硫酸亚铁、硫酸铁，过滤后得到的滤渣为二氧化硅，滤液中加入过量铁粉，生成硫酸亚铁溶液，调节pH后加入碳酸氢铵溶液，可生成碳酸亚铁固体，经洗涤、干燥，在空气中灼烧时发生分解，且与空气中的氧气发生氧化还原反应，可生成氧化铁。

(1)酸溶过程中四氧化三铁和酸反应生成亚铁离子、铁离子和水，发生反应的离子方程式为Fe3O4+8H+＝Fe2++2Fe3++4H2O；(2)根据分析可知，步骤Ⅰ为过滤，过滤操作所用的玻璃仪器有漏斗、玻璃棒和烧杯等；步骤Ⅳ中调节pH值的试剂要能与酸反应且不引入新的杂质，所以用氨水较好，答案选D；(3)步骤Ⅴ是加入碳酸氢铵产生碳酸亚铁溶液，温度过高亚铁离子水解程度增大，同时碳酸氢铵容易分解，所以温度一般需控制在35℃以下；(4)步骤Ⅵ中发生反应为碳酸亚铁在空气中与氧气发生氧化还原反应，可生成氧化铁，反应方程式为4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2；(5)若室温下测得溶液的pH为9.5，则溶液中氢氧根浓度是10－4.5mol/L，溶液中c（Fe2+）c2（OH－）＝1×10﹣6×（1×10﹣4.5）2＝1×10﹣15＞Ksp[Fe（OH）2]＝4.9×10﹣17，所以有Fe（OH）2沉淀生成；(6)根据题意，最后称得残留固体4.2g为氧化铁，则铁元素的质量为，根据铁元素守恒可知样品中铁元素的质量为2.94g，所以样品中Fe元素的质量分数为2.94g/5.6g×100%＝52.5%。