Question

硫铁矿烧渣是硫铁矿生产硫酸过程中产生的工业废渣（主要含Fe₂O₃及少量SiO₂、A1₂O₃等杂质）．用该烧渣制取药用辅料-红氧化铁的工艺流程如下：

（1）在“还原焙烧”中产生的有毒气体可能有

 

．
（2）“酸浸”时间一般不超过20min，若在空气中酸浸时间过长，溶液中Fe²⁺含量将下降，其原因是

 

（用离子方程式表示）．
（3）“中和合成”的目的是将溶液中Fe²⁺转变为碳酸亚铁沉淀，则操作B是

 

．
（4）煅烧A的反应方程式是

 

．
（5）ag烧渣经过上述工艺可得红氧化铁bg．药典标准规定，制得的红氧化铁中含氧化铁不得少于98.0%，则所选用的烧渣中铁的质量分数应不低于

 

（用含a、b的表达式表示）．

Answer 1

考点：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：工业废渣主要含Fe₂O₃及少量SiO₂、A1₂O₃、CaO、MgO等杂质，加煤燃烧可生成CO、SO₂等有毒气体，加硫酸后只有二氧化硅不反应，酸浸时间过长，溶液中Fe²⁺含量将下降，被氧化生成Fe³⁺，过滤除去二氧化硅，然后除杂时结合生成沉淀的pH可知，pH大于4.77，小于7.11时Fe³⁺和Al³⁺完全转化为沉淀，而亚铁离子没有转化为沉淀，“中和合成”的目的是将溶液中Fe²⁺转变为碳酸亚铁沉淀，过滤得到A为碳酸亚铁，需要洗涤、干燥，然后加热得到氧化铁，以此来解答．

解答： 解：工业废渣主要含Fe₂O₃及少量SiO₂、A1₂O₃、CaO、MgO等杂质，加煤燃烧可生成CO、SO₂等有毒气体，加硫酸后只有二氧化硅不反应，酸浸时间过长，溶液中Fe²⁺含量将下降，被氧化生成Fe³⁺，过滤除去二氧化硅，然后除杂时结合生成沉淀的pH可知，pH大于4.77，小于7.11时Fe³⁺和Al³⁺完全转化为沉淀，而亚铁离子没有转化为沉淀，“中和合成”的目的是将溶液中Fe²⁺转变为碳酸亚铁沉淀，过滤得到A为碳酸亚铁，需要洗涤、干燥，然后加热得到氧化铁，
（1）由上述分析可知，“还原焙烧”中产生的有毒气体可能有CO、SO₂等，故答案为：CO、SO₂等；
（2）在空气中酸浸时间过长，溶液中Fe²⁺含量将下降，其原因是4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O，故答案为：4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O；
（3）A为碳酸亚铁，需要洗涤、干燥，然后加热得到氧化铁，故答案为：洗涤、干燥；
（4）煅烧A（FeCO₃）生成氧化铁，反应方程式为：4FeCO₃+O₂

煅烧  .

2Fe₂O₃+4CO₂，故答案为：4FeCO₃+O₂

煅烧  .

2Fe₂O₃+4CO₂；
（5）制得的红氧化铁中含氧化铁不得少于98.0%，制取的红氧化铁bg中含有的铁的物质的量应该大于：

bg×98%

160g/mol

×2=

b×98%

80

mol，则所选用的烧渣中铁的质量分数应不低于：

b×98% 80 mol×56g/mol

ag

=

7b×98%

10a

，故答案为：

7b×98%

10a

．

点评：本题考查制备实验方案的设计，为高频考点，把握制备原理及实验流程中的反应、物质的性质等为解答的关键，侧重分析与实验、计算能力的综合考查，题目难度不大．