Question

【题目】硫铁矿烧渣的主要成分为Fe2O3、Fe3O4，以及少量SiO2、Al2O3等。由硫铁矿烧渣制备铁红（Fe2O3）的一种工艺流程如下：

已知：还原焙烧时，大部分Fe2O3、Fe3O4转化为FeO。

几种离子开始沉淀和完全沉淀时的pH如下表所示：

离子	开始沉淀时的pH	完全沉淀时的pH
Fe2+	7.6	9.7
Fe3+	2.7	3.7
Al3+	3.8	4.7

（1）“酸浸、过滤”步骤中所得滤液中的金属阳离子有（填离子符号）________________。

（2）Fe粉除调pH外，另一个作用是___________；Fe粉调节溶液的pH为__________。

（3）“沉淀、过滤”步骤中生成FeCO3的离子方程式为_______________________________；

所得滤液的主要溶质是（填化学式）_______________。

（4）高温条件下，“氧化”步骤中发生反应的化学方程式为______________________________。

Answer 1

【答案】Fe2+、Fe3+、Al3+ 将溶液中Fe3+还原为Fe2+，便于与Al3+分离 5（4.7～7.6或其之间的任意数值） Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+CO2↑+H2O (NH4)2SO4 FeCO3+O22Fe2O3+4CO2

【解析】

硫铁矿烧渣(Fe2O3、Fe3O4，以及少量SiO2、Al2O3等)加入焦炭还原焙烧，大部分Fe2O3、Fe3O4转化为FeO，加入足量硫酸后，溶液中有Fe2+、Fe3+、Al3+，而SiO2不能溶解在酸中，被过滤除去。加入铁粉，把Fe3+还原为Fe2+，同时消耗H+，使溶液的PH增大，除去Al3+，滤液中含有的溶质为FeSO4，加入NH4HCO3，发生反应：Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+CO2↑+H2O，得到的被氧气氧化得到Fe2O3。

（1）在硫铁矿烧渣中含有Fe2O3、Fe3O4，以及少量SiO2、Al2O3等，当加入酸时，Fe2O3、Fe3O4、Al2O3发生反应变为Fe2+、Fe3+、Al3+存在于溶液中；而SiO2不能溶解在酸中，被过滤除去；

（2）由于Fe3+、Al3+形成沉淀时的溶液的pH接近，不容易分离，所以加入Fe粉除调pH外，另一个作用是将溶液中Fe3+还原为Fe2+，便于与Al3+分离；由于Al3+沉淀完全的溶液的pH=4.7,而Fe2+沉淀完全的溶液的pH=9.7，所以Fe粉调节溶液的pH为4.7～7.6或其之间的任意数值；

（3）根据题意在“沉淀、过滤”步骤中生成FeCO3的离子方程式为Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+CO2↑+H2O；由于在过程中加入的是硫酸和NH4HCO3,所以所得滤液的主要溶质是(NH4)2SO4；

（4）高温条件下，FeCO3和O2发生反应产生Fe2O3和CO2，根据电子守恒和元素的原子个数守恒可得该“氧化”步骤中发生反应的化学方程式为FeCO3+O22Fe2O3+4CO2。