Question

以硫铁矿烧渣（含有氧化铁和少量硫化亚铁、二氧化硅等）为原料制备聚铁{可表示为[Fe₂（OH）_n（SO₄） 

3-n

2

]_m}和绿矾（FeSO₄?7H₂O）具有成本低、反应快、产品质量高等优点．制备流程如图：

（1）流程图中溶液X为Fe（SO₄）₃溶液，据此写出操作①中属于氧化还原反应的离子方程式：

 

．
（2）操作②的处理存在弊端，该弊端是

 

．若固体W与KOH溶液混合加热，其中一个反应的化学方程式为3S+6KOH

加热  .

2K₂S+K₂SO₃+3H₂O，该反应的氧化剂与还原剂质量之比为

 

．
（3）操作③需要加入的物质（试剂）是

 

，目的是

 

．
（4）操作⑤是使溶液pH

 

（填“增大”或“减小”）．
（5）操作⑥控制温度为70-80℃的目的是

 

．
（6）双氧水在酸性环境（硫酸）中是一种强氧化剂，可以将硫酸亚铁氧化成三价铁，制得Fe（OH）_n（SO₄） 

3-n

2

，反应的化学方程式为

 

．

Answer 1

考点：制备实验方案的设计,物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题

分析：硫铁矿烧渣（含有氧化铁和少量硫化亚铁、二氧化硅等）为原料制备聚铁，烧渣加入稀硫酸通入足量的氧气发生反应生成铁盐溶液X，过滤得到固体为S，SiO₂，灼烧得到二氧化硅；溶液X加入铁粉含有铁离子生成硫酸亚铁，蒸发浓缩冷却结晶得到绿矾晶体；溶液X调节溶液PH，加热促进铁离子的水解生成氢氧化铁胶体，得到聚铁胶体沉淀铁离子，处理得到聚铁；
（1）氧化还原反应的特征是元素的化合价的升降．发生的反应中属于氧化还原反应的为，硫化亚铁在酸溶液中被氧气氧化生成铁离子单质硫和水：
（2）在固体W中含有S、SiO₂，在灼烧时S被氧化为SO₂而逸出，导致环境污染．在反应3S+6KOH

△   .

2K₂S+K₂SO₃+3H₂O中，S既作氧化剂，也作还原剂，其中2个S作氧化剂，1个S作还原剂，据此计算该反应的氧化剂与还原剂质量之比；
（3）溶液X为Fe（SO₄）₃，向其中加入Fe粉使硫酸铁还原为硫酸亚铁，然后蒸发、结晶得到绿矾；
（4）操作⑤是使溶液pH增大以抑制Fe³⁺的水解；
（5）操作⑥控制温度为70-80℃的目的是促进Fe³⁺水解，而又不至于Fe³⁺完全水解生成氢氧化铁胶体；
（6）双氧水在酸性环境（硫酸）中是一种强氧化剂，可以将硫酸亚铁氧化成三价铁，制得Fe₂（OH）_n（SO₄）_3-

n

2

；根据电子守恒和质量守恒定律可得反应的化学方程式；

解答： 解：硫铁矿烧渣（含有氧化铁和少量硫化亚铁、二氧化硅等）为原料制备聚铁，烧渣加入稀硫酸通入足量的氧气发生反应生成铁盐溶液X，过滤得到固体为S，SiO₂，灼烧得到二氧化硅；溶液X加入铁粉含有铁离子生成硫酸亚铁，蒸发浓缩冷却结晶得到绿矾晶体；溶液X调节溶液PH，加热促进铁离子的水解生成氢氧化铁胶体，得到聚铁胶体沉淀铁离子，处理得到聚铁；
（1）氧化还原反应的特征是元素的化合价的升降．发生的反应中属于氧化还原反应的为：4FeS+3O₂+12H⁺=4Fe³⁺+6H₂O+4S；
故答案为：4FeS+3O₂+12H⁺=4Fe³⁺+6H₂O+4S；
（2）在固体W中含有S、SiO₂，在灼烧时S被氧化为SO₂而逸出，导致环境污染．在反应3S+6KOH

△   .

2K₂S+K₂SO₃+3H₂O中，S既作氧化剂，也作还原剂，其中2个S作氧化剂，1个S作还原剂．所以该反应的氧化剂与还原剂质量之比为2：1；
故答案为：燃烧产物SO₂会造成环境污染，2：1；
（3）溶液X为Fe（SO₄）₃，向其中加入Fe粉使硫酸铁还原为硫酸亚铁，然后蒸发、结晶得到绿矾；
故答案为：铁粉，使Fe³⁺还原为Fe²⁺；
（4）操作⑤是使溶液pH增大以抑制Fe³⁺的水解，溶液中氢离子浓度减小，溶液PH增大；
故答案为：增大；
（5）操作⑥控制温度为70-80℃的目的是促进Fe³⁺水解，而又不至于Fe³⁺完全水解生成氢氧化铁胶体；
故答案为：促进Fe³⁺水解．又不至于Fe³⁺完全水解生成氢氧化铁胶体；
（6）双氧水在酸性环境（硫酸）中是一种强氧化剂，可以将硫酸亚铁氧化成三价铁，制得Fe₂（OH）_n（SO₄）_3-n/2．根据电子守恒和质量守恒定律可得反应的化学方程式为：2FeSO₄+H₂O₂+（1-

n

2

）H₂SO₄=Fe₂（OH）n（SO₄）_3-

n

2

+（2-n）H₂O；
故答案为：2FeSO₄+H₂O₂+（1-

n

2

）H₂SO₄=Fe₂（OH）n（SO₄）_3-

n

2

+（2-n）H₂O；

点评：本题考查了物质制备方法和实验过程分析判断，物质分离提纯的理解应用，掌握基础是关键，题目难度中等．