Question

2．硫铁矿烧渣是一种重要的化学化工产业中间产物，主要成分是Fe₃O₄、Fe₂O₃、FeO和二氧化硅等．下面是以硫铁矿烧渣制备高效净水剂聚合硫酸铁[Fe₂（OH）_n（SO₄）_3-n/2]_m的流程图：
（1）实验室实现“操作I”所用的玻璃仪器有漏斗，玻璃棒和烧杯等．“操作Ⅲ”系列操作名称依次为蒸发浓缩、降温结晶、过滤和洗涤．
（2）“酸溶”过程中Fe₃O₄溶解的化学反应方程式为Fe₃O₄+4H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ FeSO₄+Fe₂（SO₄）₃+4H₂O．
（3）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．
（4）实验室检验“反应I”已经完全的试剂是KSCN溶液，现象是溶液不呈血红色．
（5）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[Fe₂（OH）_n（SO₄）_3-n/2]_m，
（1）操作I为过滤，根据过滤操作分析；操作Ⅲ是从硫酸亚铁溶液中获得硫酸亚铁晶体；
（2）Fe₃O₄溶于硫酸生成硫酸铁和硫酸亚铁；
（3）增大固体的表面积反应速率增大；
（4）反应I中Fe与三价铁离子反应生成亚铁离子，若反应完全则没有三价铁离子；
（5）酸性条件下H₂O₂氧化Fe²⁺为Fe³⁺，同时生成水

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[Fe₂（OH）_n（SO₄）_3-n/2]_m，
（1）操作I为过滤，过滤操作用到玻璃仪器有 漏斗、玻璃棒和烧杯等；操作Ⅲ是从硫酸亚铁溶液中获得硫酸亚铁晶体，系列操作名称依次为蒸发浓缩、降温结晶、过滤和洗涤，
故答案为：漏斗；蒸发浓缩、降温结晶；
（2）Fe₃O₄溶于硫酸生成硫酸铁和硫酸亚铁，反应的化学方程式为：Fe₃O₄+4H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ FeSO₄+Fe₂（SO₄）₃+4H₂O；
故答案为：Fe₃O₄+4H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ FeSO₄+Fe₂（SO₄）₃+4H₂O；
（3）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：增大烧渣固体与硫酸的接触的表面积，加快烧渣的溶解速率；
（4）反应I中Fe与三价铁离子反应生成亚铁离子，若反应完全则没有三价铁离子，检验三价铁离子可以用KSCN溶液，加KSCN溶液，若溶液不变血红色说明没有三价铁离子，即“反应I”已经完全；
故答案为：KSCN溶液；溶液不呈血红色；
（5）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，题目难度较大，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．