Question

【题目】某铝土矿和黄铁矿的共生矿(主要成分为Al2O3、FeS2和SiO2)，由此矿石制备Fe3O4和Al2O3的流程如下图所示，回答下列问题：

（1）“步骤2”焙烧过程产生的废气为 _________。

（2）已知“步骤4”隔绝空气焙烧，则化学方程式为________（已知该过程产生的废气和废气1成分相同)。

（3）“固体2”的成分是_________，步骤5的分离方法是_________。

（4）写出步骤5的离子方程式__________。

（5）若原矿石质量为bkg，经过该过程获得的Fe3O4的质童为akg，则原矿石中铁元素的质量分数为________。

（6）该流程中存在较为明显的缺陷是____________。

Answer 1

【答案】二氧化硫 FeS2+ 16Fe2O311Fe3O4+2SO2↑ 硅酸 过滤 AlO2－＋4H＋=Al3＋＋2H2O、SiO32－＋2H＋=H2SiO3↓ 产生有害气体，污染环境；多次焙烧或灼烧，能耗高

【解析】

铝土矿和黄铁矿的混合物焙烧是黄铁矿反应生成Fe2O3和SO2，加入足量的NaOH溶液，氧化铝和SiO2溶解得到“溶液1”为NaAlO2和Na2SiO3，“固体1”为Fe2O3，“溶液1”加入足量的稀硫酸，得到“固体2”为硅酸，可以用来制备纯硅，“溶液2”为硫酸铝，加入足量的氨水反应生成Al(OH)3，灼烧得到Al2O3，据此分析作答；

铝土矿和黄铁矿的混合物焙烧是黄铁矿反应生成Fe2O3和SO2，加入足量的NaOH溶液，氧化铝和SiO2溶解得到“溶液1”为NaAlO2和Na2SiO3，“固体1”为Fe2O3，“溶液1”加入足量的稀硫酸，得到“固体2”为硅酸，可以用来制备纯硅，“溶液2”为硫酸铝，加入足量的氨水反应生成Al(OH)3，灼烧得到Al2O3，

（1）根据共生矿中含有成分，“步骤2”发生的反应是4FeS2＋11O2 2Fe2O3＋8SO2，即产生的废气为SO2；

（2）根据上述分析，固体1为Fe2O3，因此“步骤4”反应过程中废气与废气1成分相同，即该过程中产生SO2，即该反应方程式是FeS2＋16Fe2O3 11Fe3O4＋2SO2↑；

（3）根据“固体2”的成分是硅酸；步骤5得到固体和溶液，即该操作步骤是过滤；

（4）根据上述分析，“溶液1”的成分是NaAlO2和Na2SiO3，加入足量的稀硫酸，则发生的离子方程式为AlO2－＋4H＋=Al3＋＋2H2O、SiO32－＋2H＋=H2SiO3↓；

（5）“步骤4”发生的反应是FeS2＋16Fe2O3 11Fe3O4＋2SO2↑，则原矿石中铁元素的质量为，铁元素的质量分数为×100%=×100%；

（6）流程中产生SO2等有害气体，污染环境，多次焙烧或灼烧，耗能高， 因此该流程中存在较为明显的缺陷是产生有害气体，污染环境，多次焙烧或灼烧，耗能高。