Question

9．以硫铁矿（主要成分为FeS₂）为原料制备氯化铁晶体（FeCl₃•6H₂O）的工艺流程如下：

回答下列问题：
（1）写出硫铁矿在空气中焙烧的化学方程式3FeS₂+8O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+6SO₂
（2）在一定条件下，SO₂转化为SO₃的反应为2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），该反应的平衡常数表达式为K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）•c（{O}_{2}）}$；过量的SO₂与NaOH溶液反应的化学方程式为SO₂+NaOH=NaHSO₃．
（3）酸溶及后续过程中均需保持盐酸过量，其目的是提高铁元素的浸出率、抑制Fe³⁺水解．
（4）通氯气氧化时，发生的主要反应的离子方程式为Cl₂+2Fe²⁺=2Cl^-+2Fe³⁺；该过程产生的尾气可用碱溶液吸收，尾气中污染空气的气体为Cl₂、HCl（写化学式）．

Answer 1

分析 硫铁矿在空气中焙烧，发生的反应为3FeS₂+8O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+6SO₂，将得到的固体酸溶，发生的反应为Fe₃O₄+8HCl=2FeCl₃+FeCl₂+4H₂O，然后过滤，向得到的滤液中通入氯气，将亚铁离子氧化生成铁离子，离子反应方程式为Cl₂+2Fe²⁺=2Cl^-+2Fe³⁺，然后将溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到晶体FeCl₃•6H₂O，以此解答该题．

解答 解：（1）硫铁矿在空气中焙烧，发生的反应为3FeS₂+8O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+6SO₂，故答案为：3FeS₂+8O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+6SO₂；
（2）该反应的化学平衡常数表达式K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）•c（{O}_{2}）}$；过量的SO₂与NaOH溶液反应生成亚硫酸氢钠，反应方程式为SO₂+NaOH=NaHSO₃，
故答案为：K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）•c（{O}_{2}）}$；SO₂+NaOH=NaHSO₃；
（3）酸溶过程中酸过量，促进铁元素的浸出率，从而提高产率；氯化铁是强酸弱碱盐，铁离子水解生成盐酸，所以盐酸抑制铁离子水解，
故答案为：提高铁元素的浸出率；抑制Fe³⁺水解；
（4）通氯气氧化后时，氯气氧化亚铁离子为铁离子，发生的主要反应的离子方程式为：Cl₂+2Fe²⁺=2Cl^-+2Fe³⁺；该过程产生的尾气可用碱溶液吸收，尾气中污染空气的气体为过量的氯气和盐酸溶液中挥发出的氯化氢气体；
故答案为：Cl₂+2Fe²⁺=2Cl^-+2Fe³⁺；Cl₂；HCl．

点评 本题考查化学实验制备方案设计，为高频考点，涉及盐类水解、氧化还原反应、化学平衡常数等知识点，明确反应原理及物质性质是解本题关键，熟悉流程图中发生的反应及基本操作方法，题目难度不大．