Question

10．黄铁矿既是硫矿又是铁矿，因其呈黄色俗称“愚人金”，是重要的工业原料．工业煅烧过程中常产生废渣，废渣成分主要含铁的几种氧化物和二氧化硅等，利用该废渣可以制备高效净水剂聚合硫酸铁，工艺流程如图：

（1）检验“酸溶”后的溶液中含有Fe²⁺，试剂是KMnO₄溶液．
（2）硫铁矿烧渣在“酸溶”前要粉碎的主要目的是增大烧渣与硫酸的接触面积，加快烧渣的溶解．
（3）废铁皮使用前要用纯碱溶液浸泡，目的是洗去铁表面油污．
（4）“酸溶”过程中Fe₂O₃溶解的化学反应方程式为Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O．
（5）“操作Ⅲ”系统操作名称依次为蒸发浓缩（加热浓缩）、冷却结晶、过滤和洗涤．洗涤的方法是向漏斗里加入蒸馏水，使水没过沉淀物，等水自然流完后，重复操作2～3次．
（6）加入适量H₂O₂的目的是氧化Fe²⁺，写出H₂O₂氧化Fe²⁺为Fe³⁺的离子方程式：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．

Answer 1

分析 硫铁矿烧渣（主要成分是Fe₃O₄、Fe₂O₃、FeO和二氧化硅），加硫酸加热酸溶，水浸，过滤出不溶于酸的二氧化硅，滤液中含有硫酸铁和硫酸亚铁，加废铁皮，Fe与三价铁离子反应生成亚铁离子，过滤去除多余的铁，滤液为硫酸亚铁溶液，然后蒸发浓缩、冷却结晶，得到硫酸亚铁晶体，晶体中加稀硫酸、双氧水得到聚合硫酸铁，
（1）Fe²⁺具有还原性，可与KMnO₄发生氧化还原反应；
（2）增大烧渣固体与硫酸的接触的表面积，可加快反应速率；
（3）碱性条件下，有利于油脂的水解；
（4）Fe₂O₃溶于硫酸生成硫酸铁和水；
（5）由溶液得到晶体FeSO₄•7H₂O，需蒸发浓缩、冷却结晶，洗涤的操作方法是向漏斗里加入蒸馏水，使水面没过沉淀物，等水自然流完后，重复操作2-3次；
（6）酸性条件下H₂O₂氧化Fe²⁺为Fe³⁺，同时双氧水被还原生成水．

解答 解：硫铁矿烧渣（主要成分是Fe₃O₄、Fe₂O₃、FeO和二氧化硅），加硫酸加热酸溶，水浸，过滤出不溶于酸的二氧化硅，滤液中含有硫酸铁和硫酸亚铁，加废铁皮，Fe与三价铁离子反应生成亚铁离子，过滤去除多余的铁，滤液为硫酸亚铁溶液，然后蒸发浓缩、冷却结晶，得到硫酸亚铁晶体，晶体中加稀硫酸、双氧水得到聚合硫酸铁，
（1）“酸溶”后的溶液中含有Fe³⁺和Fe²⁺，Fe²⁺具有还原性，所以检验Fe²⁺试剂是KMnO₄ 溶液，现象是紫红色褪去，
故答案为：KMnO₄溶液；
（2）硫铁矿烧渣在“酸溶”前要粉碎的主要目的是增大烧渣固体与硫酸的接触的表面积，加快烧渣的溶解速率，
故答案为：增大烧渣与硫酸的接触面积，加快烧渣的溶解；
（3）碱性条件下，有利于油脂的水解，废铁皮使用前要用纯碱溶液浸泡，目的是洗去铁表面油污，
故答案为：洗去铁表面油污；
（4）Fe₂O₃溶于硫酸生成硫酸铁和水，反应的化学方程式为：Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O；
故答案为：Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O；
（5）操作Ⅲ的目的是由溶液得到晶体FeSO₄•7H₂O，需蒸发浓缩、冷却结晶，洗涤的操作方法是向漏斗里加入蒸馏水，使水面没过沉淀物，等水自然流完后，重复操作2-3次，
故答案为：蒸发浓缩（加热浓缩）、冷却结晶；向漏斗里加入蒸馏水，使水没过沉淀物，等水自然流完后，重复操作2～3次；
（6）酸性条件下H₂O₂氧化Fe²⁺为Fe³⁺，同时双氧水被还原生成水，其反应的离子方程式为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
故答案为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．

点评 本题考查制备实验方案的设计与评价，为高频考点和常见题型，题目难度中等，准确的分析流程、明确铁及其化合物的性质是解题的关键，侧重学生分析能力和创新能力的培养．