Question

6．某硫酸厂产生的烧渣（主要含Fe₂O₃、FeO，还含有一定量的SiO₂）可用于制备FeCO₃，其流程如图：

已知：还原时，FeS₂与H₂SO₄不反应，Fe³⁺通过反应Ⅰ、Ⅱ被还原，其中反应Ⅰ为FeS₂+14Fe³⁺+8H₂O═15Fe²⁺+2SO₄^2-+16H⁺．
（1）反应Ⅰ中还原剂是FeS₂．
（2）滤渣的成分是二氧化硅（填名称）．
（3）所得FeCO₃需充分洗涤，检验FeCO₃是否洗净的方法是取少许最后一次洗涤液于试管中，滴加稀盐酸，待无明显现象后，再滴加BaCl₂溶液，若无白色沉淀生成，则表明已洗涤干净．反之，则说明没洗涤干净．
（4）①配平反应Ⅱ的离子方程式：2Fe³⁺+1FeS₂=2S↓+3Fe²⁺．
②还原前后溶液中部分离子的浓度见表（溶液体积变化忽略不计）：

离子	离子浓度（mol?L-1）
	还原前	还原后
Fe2+	0.10	2.50
SO42-	3.50	3.70

则反应Ⅰ、Ⅱ中生成Fe²⁺的物质的量之比为5：3．

Answer 1

分析 烧渣（主要含Fe₂O₃、FeO，还有一定量的SiO₂）用硫酸浸取，过滤后滤液中含有硫酸铁、硫酸亚铁、未反应的硫酸，滤渣为二氧化硅，用二硫化亚铁矿还原Fe³⁺后过滤，得滤液中含有硫酸亚铁，向滤液中加入碳酸铵，过滤得碳酸亚铁，滤液中有硫酸铵，
（1）反应中元素化合价升高的失电子发生氧化反应做还原剂；
（2）过滤后滤液中含有硫酸铁、硫酸亚铁、未反应的硫酸，滤渣为二氧化硅；
（3）过滤得碳酸亚铁，滤液中有硫酸铵，所以检验FeCO₃是否洗净，就是检验洗涤滤液中是否有硫酸根离子；“沉淀”时，pH过高时溶液中的亚铁离子会生成氢氧化亚铁，进而生成氢氧化铁，据此答题；
（4）①根据流程可知，“还原”时反应Ⅱ有硫产生，应为FeS₂与铁离子之间的氧化还原反应，据此书写反应的离子方程式；
②根据表可知，反应Ⅰ中生成的硫酸根的浓度为0.2mol•L^-1，据此计算出反应Ⅰ中被还原的Fe³⁺的物质的量浓度，同时计算出生成的亚铁离子的物质的量浓度，两个反应中共生成的亚铁离子的浓度为2.4mol•L^-1，可求得反应Ⅱ中生成的亚铁离子，进而计算出Ⅰ、Ⅱ中生成的Fe²⁺的物质的量之比，据此答题．

解答 解：烧渣（主要含Fe₂O₃、FeO，还有一定量的SiO₂）用硫酸浸取，过滤后滤液中含有硫酸铁、硫酸亚铁、未反应的硫酸，滤渣为二氧化硅，用二硫化亚铁矿还原Fe³⁺后过滤，得滤液中含有硫酸亚铁，向滤液中加入碳酸铵，过滤得碳酸亚铁，滤液中有硫酸铵，
（1）反应Ⅰ为FeS₂+14Fe³⁺+8H₂O═15Fe²⁺+2SO₄^2-+16H⁺，反应中硫元素化合价升高-1价变化为+6价，所以FeS₂做还原剂，
故答案为：FeS₂；
（2）过滤后滤液中含有硫酸铁、硫酸亚铁、未反应的硫酸，滤渣名称为二氧化硅，故答案为：二氧化硅；
（3）过滤得碳酸亚铁，滤液中有硫酸铵，所以检验FeCO₃是否洗净，就是检验洗涤滤液中是否有硫酸根离子，所以操作为取少许最后一次洗涤液于试管中，滴加稀盐酸，待无明显现象后，再滴加BaCl₂溶液，若无白色沉淀生成，则表明已洗涤干净．反之，则说明没洗涤干净，
故答案为：取少许最后一次洗涤液于试管中，滴加稀盐酸，待无明显现象后，再滴加BaCl₂溶液，若无白色沉淀生成，则表明已洗涤干净．反之，则说明没洗涤干净；
（4）①根据流程可知，“还原”时反应Ⅱ有硫产生，应为FeS₂与铁离子之间的氧化还原反应，据此书写反应的离子方程式，2Fe³⁺+FeS₂=2S↓+3Fe²⁺，
故答案为：2，1，2，3；
②根据表可知，反应Ⅰ中生成的硫酸根的浓度为0.2mol•L^-1，据反应FeS₂+14Fe³⁺+8H₂O=15Fe²⁺+2SO₄^2-+16H⁺可知，反应Ⅰ中被还原的Fe³⁺的物质的量浓度为1.4mol•L^-1，同时计算出生成的亚铁离子的浓度为1.5mol•L^-1，两个反应中共生成的亚铁离子的浓度为2.4mol•L^-1，所以反应Ⅱ中生成的亚铁离子浓度为0.9mol•L^-1，根据2Fe³⁺+S^2-=2Fe²⁺+S↓可知，Ⅱ中被还原的Fe³⁺的物质的量浓度为0.9mol•L^-1，所以反应Ⅰ、Ⅱ中生成Fe²⁺的物质的量之比=物质的量浓度之比=1.5：0.9=5：3，
故答案为：5：3；

点评 本题以化学工艺流程为载体，考查离子方程式书写、离子检验、热化学方程式书写、化学计算等，需要学生熟练掌握元素化合物知识，（4）中计算为易错点、难点，能较好的考查学生分析计算能力，题目难度中等．