Question

16．聚铁[化学式可表示为Fe₂（OH）_n（SO₄）_3-n/2]，具有吸附、脱色、除臭作用，是无机高分子混凝剂净水材料．实验室利用黄铜矿废渣（主要成分为FeCuS₂和SiO₂）制取聚铁的化工流程如下：

回答下列问题：
（1）写出焙烧黄铜矿废渣时发生的主要反应的化学方程式4FeCuS₂+13O₂$\frac{\underline{\;焙烧\;}}{\;}$8SO₂+2Fe₂O₃+4CuO．
（2）滤渣A的主要成分为SiO₂（填化学式）．
（3）本工艺流程中在硫酸铁、硫酸铜混合溶液中加入过量的Fe（填X的化学式），过滤得到硫酸亚铁溶液和滤渣B，要使滤渣B中两种成分分离开来，最简单的方法是磁铁吸附．
（4）将硫酸亚铁溶液、硫酸混合搅拌，当温度升高到30～45℃时，通过加料管缓慢加入H₂O₂可制得聚铁，此步骤的温度不能过高，其原因是温度过高，双氧水会分解，工业上此过程应在B中进行（填字母）
A．沸腾炉     B．反应釜   C．回转窑      D蒸馏塔
（5）流程中可循环利用的物质有Fe、H₂SO₄．
（6）当生成1mol聚铁时，理论上消耗30%H₂O₂（密度为1.11g/cm³）102.1mL．

Answer 1

分析 （1）黄铜矿废渣焙烧生成二氧化硫、氧化铁与CuO；
（2）氧化铁、氧化铜、二氧化硅混合物用硫酸溶解，二氧化硅不反应，过滤除去；
（3）硫酸铜、硫酸铁滤液中加入Fe除去硫酸铜，过滤分离，滤液中加入硫酸、过氧化氢得到聚铁，滤渣B中含有Cu及Fe，利用磁石分离出Fe；
（4）双氧水不稳定，温度过高容易分解；
（5）二氧化硫转化制备的硫酸及滤渣B中的Fe可以循环利用；
（6）根据电子转移守恒计算过氧化氢的质量，再结合双氧水的密度与质量分数计算．

解答 解：（1）黄铜矿废渣焙烧生成二氧化硫、氧化铁与CuO，反应方程式为：4FeCuS₂+13O₂$\frac{\underline{\;焙烧\;}}{\;}$8SO₂+2Fe₂O₃+4CuO，
故答案为：4FeCuS₂+13O₂$\frac{\underline{\;焙烧\;}}{\;}$8SO₂+2Fe₂O₃+4CuO；
（2）氧化铁、氧化铜、二氧化硅混合物用硫酸溶解，二氧化硅不反应，过滤除去，滤渣A的主要成分为：SiO₂，
故答案为：SiO₂；
（3）硫酸铜、硫酸铁滤液中加入Fe除去硫酸铜，过滤分离，滤液中加入硫酸、过氧化氢得到聚铁，滤渣B中含有Cu及Fe，利用磁铁吸附分离出Fe，
故答案为：Fe；磁铁吸附；
（4）控制温度不能过高，其原因是：温度过高，双氧水会分解，工业上此过程应在反应釜中进行，
故答案为：温度过高，双氧水会分解；B；
（5）二氧化硫转化制备的硫酸及滤渣B中的Fe可以循环利用，
故答案为：Fe、H₂SO₄；
（6）聚铁中Fe为+3价，根据电子转移守恒，当生成1mol聚铁时消耗H₂O₂为$\frac{2mol×（3-2）}{2}$=1mol，故需要30%H₂O₂（密度为1.11g/cm³）的体积为：1mol×34g/mol÷30%÷1.11g/cm³=102.1cm³，
故答案为：102.1．

点评 本题考查物质制备工艺流程，涉及对原理与操作的分析评价、条件控制、物质的分离提纯、氧化还原反应计算等，熟练掌握元素化合物性质，是对学生综合能力的考查．