题目内容
【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 。
【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(或112b/160a)
【解析】
试题分析:(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,“酸溶”过程中Fe3O4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Ⅱ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,故选D;
(3)步骤Ⅲ是将铁离子还原成亚铁离子,检验步骤Ⅲ已经进行完全,即溶液中没有铁离子,可以用KSCN溶液;
(4)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进碳酸氢铵容易分解,所以温度一般需控制在35℃以下;
(5)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;
(6)由题中数据可知,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)根据题意,最后称得残留固体bg为氧化铁,则铁元素的质量为112÷160×bg=0.7bg,根据铁元素守恒可知样品中铁元素的质量为0.7bg,所以样品中Fe元素的质量分数为。
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