题目内容

20．工业上利用硫铁矿烧渣（主要成分为Fe3O4、Fe2O3、FeO、SiO2）为原料制备高档颜料-----铁红（Fe2O3），
具体生产流程如图：

试回答下列问题：
（1）“酸溶”过程中Fe3O4发生反应的离子反应方程式为Fe3O4+8H+=Fe2++2Fe3++4H2O；
（2）实验室实现“步骤Ⅱ”中分离操作所用的玻璃仪器有漏斗、玻璃棒和烧杯等；步骤Ⅳ中应选用D试剂调节溶液的pH（填字母编号）
A．稀硝酸      B．氢氧化钠溶液      C．高锰酸钾溶液      D．氨水
（3）检验步骤Ⅲ已经进行完全的试剂是KSCN溶液；
（4）步骤Ⅴ的反应温度一般需控制在35℃以下，其目的是防止NH4HCO3分解，减少Fe2+的水解；
（5）步骤Ⅵ中发生反应的化学反应方程式为4FeCO3+O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe2O3+4CO2；
（6）步骤Ⅴ中，FeCO3达到沉淀溶解平衡时，若室温下测得溶液的pH为8.5，c（Fe2+）=1×10-6 mol•L-1．试判断所得的FeCO3中是否含有Fe（OH）2否（填“是”或“否”），请通过简单计算说明理由溶液中c（Fe2+）•c（OH-）2=1×10-6×（1×10-5.5）2=1×10-17＜Ksp[Fe（OH）2]=4.9×10-17，故无Fe（OH）2沉淀生成（已知：Ksp[Fe（OH）2]=4.9×10-17）．

分析 二氧化硅为酸性氧化物，与硫酸不反应，硫铁矿烧渣（主要成分为Fe3O4、Fe2O3、FeO、SiO2）加入硫酸后（酸溶，且温度控制在200～300℃）生成硫酸亚铁、硫酸铁，过滤后得到的滤渣为二氧化硅，滤液中加入过量铁粉，生成硫酸亚铁溶液，调节pH后加入碳酸氢铵溶液，可生成碳酸亚铁固体，经洗涤、干燥，在空气中灼烧时发生分解，且与空气中的氧气发生氧化还原反应，可生成氧化铁．
（1）酸溶过程中四氧化三铁和酸反应生成亚铁离子、铁离子和水；
（2）根据分析可知，步骤Ⅱ为过滤，据此判断所需仪器，步骤Ⅳ中调节pH值的试剂要能与酸反应且不引入新的杂质；
（3）铁离子能和KSCN溶液反应生成血红色的络合物，亚铁离子无此性质，步骤Ⅲ是将铁离子还原成亚铁离子，检验步骤Ⅲ已经进行完全，即溶液中没有铁离子；
（4）步骤Ⅴ是加入碳酸氢铵产生碳酸亚铁溶液，温度过高亚铁离子水解程度增大同进碳酸氢铵容易分解；
（5）步骤Ⅵ中发生反应为碳酸亚铁在空气中与氧气发生氧化还原反应，可生成氧化铁和二氧化碳；
（6）根据溶液中c（Fe2+）•c（OH-）2与Ksp[Fe（OH）2]比较，可判断有无Fe（OH）2沉淀．

解答 解：（1）二氧化硅为酸性氧化物，与硫酸不反应，硫铁矿烧渣（主要成分为Fe3O4、Fe2O3、FeO、SiO2）加入硫酸（酸溶，且温度控制在200～300℃），酸溶过程中四氧化三铁和酸反应生成亚铁离子、铁离子和水，“酸溶”过程中Fe3O4发生反应的离子方程式为Fe3O4+8H+=Fe2++2Fe3++4H2O，
故答案为：Fe3O4+8H+=Fe2++2Fe3++4H2O；
（2）根据分析可知，步骤Ⅱ为过滤，过滤操作所用的玻璃仪器有漏斗、玻璃棒和烧杯等，步骤Ⅳ中调节pH值的试剂要能与酸反应且不引入新的杂质，所以用氨水较好，故选D，
故答案为：漏斗；D；
（3）硫氰化钾溶液与铁离子反应，溶液显示红色，可以检验溶液中是否含有铁离子，步骤Ⅲ是将铁离子还原成亚铁离子，检验步骤Ⅲ已经进行完全，即溶液中没有铁离子，可以用KSCN溶液，
故答案为：KSCN溶液；
（4）步骤Ⅴ是加入碳酸氢铵产生碳酸亚铁溶液，温度过高亚铁离子水解程度增大同进碳酸氢铵容易分解，所以温度一般需控制在35℃以下，
故答案为：防止NH4HCO3分解，减少Fe2+的水解；
（5）步骤Ⅵ中发生反应为碳酸亚铁在空气中与氧气发生氧化还原反应，可生成氧化铁，反应方程式为4FeCO3+O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe2O3+4CO2，
故答案为：4FeCO3+O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe2O3+4CO2；
（6）室温下测得溶液的pH为8.5，c（OH-）=$\frac{1×1{0}^{-14}}{1{0}^{-8.5}}$=1×10-5.5，由题中数据可知，溶液中c（Fe2+）•c（OH-）2=1×10-6×（1×10-5.5）2=1×10-17＜Ksp[Fe（OH）2]=4.9×10-17，故无Fe（OH）2沉淀生成，
故答案为：否；溶液中c（Fe2+）•c（OH-）2=1×10-6×（1×10-5.5）2=1×10-17＜Ksp[Fe（OH）2]=4.9×10-17，故无Fe（OH）2沉淀生成．

点评 本题考查了铁及其化合物性质的分析应用，主要是流程分析理解和反应过程的判断，题目难度中等，注意熟练掌握常见离子的检验方法，注意沉淀溶解平衡的应用．

练习册系列答案
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