Question

14．水合氧化铁（FeOOH）可用作净水剂和无机颜料等，利用硫铁矿烧渣（主要含Fe₂O₃、Fe₃O₄及杂质SiO₂等）制备FeOOH工艺流程如图所示：

回答下列问题：
（1）还原焙烧时，焦炭发生的总反应可表示为：3C+2O₂=2CO+CO₂，焦炭的主要作用为作还原剂和提供能量；Fe₃O₄与CO反应转化为另一种氧化物的化学方程式为2C+Fe₃O₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3Fe+2CO₂↑；
（2）酸浸时稀硫酸需过量10%并适当延长浸取时间，其目的是提高Fe的转化率；滤渣的主要成分为SiO₂（填化学式）；
（3）合成反应的离子方程式为Fe²⁺+HCO₃^-+H₂O=Fe（OH）₂↓+CO₂↑．
（4）第二次“过滤洗涤”时，能说明沉淀已经洗涤干净的依据是取最后一次洗涤液于试管中，加入少量盐酸酸化的氯化钡溶液，如果产生白色沉淀就说明没有洗涤干净，否则洗涤干净．

Answer 1

分析 硫铁矿烧渣（主要含Fe₂O₃、Fe₃O₄及杂质SiO₂等）用焦炭还原焙烧，发生的反应为2C+Fe₃O₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3Fe+2CO₂↑、2Fe₂O₃+3C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Fe+3CO₂↑，然后用稀硫酸浸取，发生的离子反应方程式为Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑，过滤，得到滤渣SiO₂等不溶性杂质，向滤液中加入NH₄HCO₃，二者发生双水解反应，反应方程式为
FeSO₄+NH₄HCO₃+H₂O=Fe（OH）₂↓+CO₂↑+（NH₄）₂SO₄，
然后过滤洗涤沉淀、干燥Fe（OH）₂，在空气中煅烧得到FeOOH，
（1）C具有还原性，且C燃烧能放出大量热；Fe₃O₄与CO发生氧化还原反应生成金属单质和二氧化碳；
（2）延长反应时间，提高酸浸效率；SiO₂不溶于稀硫酸；
（3）FeSO₄和NH₄HCO₃发生双水解反应；
（4）第二次过滤时，沉淀上易吸附SO₄^2-，SO₄^2-用盐酸酸化的BaCl₂检验．

解答 解：硫铁矿烧渣（主要含Fe₂O₃、Fe₃O₄及杂质SiO₂等）用焦炭还原焙烧，发生的反应为 2C+Fe₃O₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3Fe+2CO₂↑、2Fe₂O₃+3C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Fe+3CO₂↑，然后用稀硫酸浸取，发生的离子反应方程式为Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑，过滤，得到滤渣SiO₂等不溶性杂质，向滤液中加入NH₄HCO₃，二者发生双水解反应，反应方程式为
FeSO₄+NH₄HCO₃+H₂O=Fe（OH）₂↓+CO₂↑+（NH₄）₂SO₄，
然后过滤洗涤沉淀、干燥Fe（OH）₂，在空气中煅烧得到FeOOH，
（1）C具有还原性，且C燃烧能放出大量热，所以C的作用是作还原剂且提供能量；Fe₃O₄与CO发生氧化还原反应生成金属单质Fe和CO₂，反应方程式为2C+Fe₃O₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3Fe+2CO₂↑，
故答案为：作还原剂；提供能量；2C+Fe₃O₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3Fe+2CO₂↑；
（2）延长反应时间，能提高酸浸效率，从而提Fe的转化率；二氧化硅不溶于稀硫酸，所以沉淀的主要成分是SiO₂，故答案为：提高Fe的转化率；SiO₂；
（3）FeSO₄和NH₄HCO₃发生复分解反应生成FeCO₃和（NH₄）₂SO₄，离子方程式为Fe²⁺+HCO₃^-+H₂O=Fe（OH）₂↓+CO₂↑，
故答案为：Fe²⁺+HCO₃^-+H₂O=Fe（OH）₂↓+CO₂↑；
（4）第二次过滤时，沉淀上易吸附SO₄^2-，SO₄^2-用盐酸酸化的BaCl₂检验，其检验方法为：取最后一次洗涤液于试管中，加入少量盐酸酸化的氯化钡溶液，如果产生白色沉淀就说明没有洗涤干净，否则洗涤干净，故答案为：取最后一次洗涤液于试管中，加入少量盐酸酸化的氯化钡溶液，如果产生白色沉淀就说明没有洗涤干净，否则洗涤干净．

点评 本题考查物质分离和提纯，为高频考点，侧重考查学生基本操作、物质性质等知识点，涉及离子检验、双水解反应、氧化还原反应等知识点，明确实验原理及物质性质是解本题关键，易错点是（4）题，注意化学用语的灵活运用，题目难度不大．