Question

下图是用硫铁矿烧渣（主要成分为Fe₂O₃、Fe₃O₄、FeO、SiO₂）为原料制备高纯氧化铁的生成流程示意图：
回答下列问题：
（1）酸浸时，将硫铁矿烧渣粉碎的原因是

 

．
（2）酸浸、过滤后滤液A中含有的金属阳离子是

 

．
（3）煅烧FeCO₃生成产品Ⅰ的化学方程式为

 

．
（4）产品Ⅱ的化学式为

 

，加入过量铁粉的目的是

 

．
（4）写出步骤Ⅳ反应的离子方程式

 

．

Answer 1

考点：金属的回收与环境、资源保护

专题：实验设计题

分析：在矿铁中加入酸，SiO₂不与酸反应，过滤后所得滤渣为SiO₂，滤液A中加入过量铁粉将Fe³⁺还原为Fe²⁺，可加入氨水调节溶液pH至5～6.5，过滤后在滤液B中加入碳酸氢铵可生成FeCO₃，应高温煅烧可得Fe₂O₃，硫酸铵溶液和KCl合成无氯钾肥硫酸铵钾．
（1）酸浸时，将硫铁矿烧渣粉碎，增大了固体的接触面积，加快化学反应速率；
（2）Fe₂O₃、Fe₃O₄、FeO能与稀硫酸反应得到Fe²⁺、Fe³⁺，SiO₂不能与稀硫酸反应；
（3）由流程图可知，煅烧FeCO₃生成产品Ⅰ氧化铁和二氧化碳，Fe元素化合价升高，反应物中应有氧气；
（4）硫酸铵溶液和KCl合成无氯钾肥硫酸铵钾，化学式为KNH₄SO₄，滤液A中加入过量铁粉将Fe³⁺还原为Fe²⁺；
（5）滤液B中含有硫酸亚铁，加入NH4HCO3溶液发生的化学方程式为FeSO₄+2NH₄HCO₃=FeCO₃ ↓+CO₂↑+（NH₄）₂ SO₄+H₂O；

解答： 解：（1）酸浸时，将硫铁矿烧渣粉碎，增大了固体的接触面积，加快化学反应速率，
故答案为：增大了固体的接触面积，加快化学反应速率；
（2）Fe₂O₃、Fe₃O₄、FeO能与稀硫酸反应得到Fe²⁺、Fe³⁺，SiO₂不能与稀硫酸反应，因此酸浸、过滤后滤液A中含有的金属阳离子是Fe²⁺、Fe³⁺，
故答案为：Fe²⁺、Fe³⁺；
（3）由流程图可知，煅烧FeCO₃生成产品Ⅰ氧化铁和二氧化碳，Fe元素化合价升高，反应物中应有氧气，化学方程式为4FeCO₃+O₂

高温  .

2Fe₂O₃+4CO₂，
故答案为：4FeCO₃+O₂

高温  .

2Fe₂O₃+4CO₂；
（4）硫酸铵溶液和KCl合成无氯钾肥硫酸铵钾，化学式为KNH₄SO₄，滤液A中加入过量铁粉将Fe³⁺还原为Fe²⁺，
故答案为：KNH₄SO₄；将Fe³⁺还原为Fe²⁺；
（5）滤液B中含有硫酸亚铁，加入NH4HCO3溶液发生的化学方程式为FeSO₄+2NH₄HCO₃=FeCO₃ ↓+CO₂↑+（NH₄）₂ SO₄+H₂O，因此步骤Ⅳ反应的离子方程式为：
Fe²⁺+2HCO₃^-=FeCO₃ ↓+CO₂↑+H₂O，
故答案为：Fe²⁺+2HCO₃^-=FeCO₃ ↓+CO₂↑+H₂O．

点评：本题考查物质的制备和分离操作，侧重于学生分析能力、实验能力和综合运用化学知识能力的考查，为高考常见题型，题目难度中等，注意根据实验流程以及相关物质的性质解答该题．