Question

8．硫铁矿烧渣（主要成分为Fe₂O₃、Fe₃O₄、FeO、SiO₂等）是生产硫酸的工业废渣，其综合利用对环境保护具有现实意义．利用硫铁矿烧渣制备铁红等产品的实验流程如下：

已知几种盐的溶解度随温度变化的曲线如图所示．回答下列问题：

（1）酸浸、过滤后滤液中的金属阳离子是Fe²⁺，调节pH的试剂最好是氨水．
（2）煅烧FeCO₃生成产品Ⅰ的化学方程式为4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂；实验室进行煅烧操作所需的仪器除了酒精喷灯、泥三角、三脚架、玻璃棒外，还有坩埚、坩埚钳．
（3）为了获取产品Ⅱ，向（NH₄）₂SO₄溶液中加入KCl溶液后，还需要进行的操作是蒸发结晶、洗涤干燥．
（4）检验产品Ⅱ中是否含有氯化物杂质的实验操作是取少量产品Ⅱ于试管中配成溶液，滴加过量Ba（NO₃）₂溶液、AgNO₃溶液
（5）铁红与硝酸反应得到硝酸铁，硝酸铁可用作做滑稽、媒染剂．Fe（NO₃）₃产品中一般含有Fe（NO₃）₂，两者加热至完全分解，均生成铁红和一种红棕色气体及一种单质气体，取一定质量含Fe（NO₃）₂的Fe（NO₃）₃样品，加热至完全分解，得到0.88g铁红固体和0.8904L（标准状况）混合气体，则该样品中Fe（NO₃）₃的质量分数为93.08%．

Answer 1

分析 利用硫铁矿烧渣制备铁红等产品的实验流程为：Fe₂O₃、Fe₃O₄、FeO与还原剂反应生成铁，铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，过滤后所以滤液中的主要溶质是硫酸亚铁；硫酸亚铁与碳酸氢铵反应得到碳酸亚铁和硫酸铵；碳酸亚铁与氧气反应生成了氧化铁、二氧化碳；硫酸铵与氯化钾反应生成硫酸钾和氯化铵，根据硫酸钾的溶解度随温度变化不大，可用蒸发结晶、趁热过滤、洗涤、干燥得到硫酸钾．
（1）Fe₂O₃、Fe₃O₄、FeO与还原剂反应生成铁，酸浸能与稀硫酸反应得到Fe²⁺、SiO₂不能与稀硫酸反应；依据提纯分离的目的分析选择调节溶液PH是为了除去杂质，不能氧化亚铁离子；
（2）根据图示，碳酸亚铁煅烧生成氧化铁和二氧化碳气体；根据煅烧操作的方法写出使用的仪器名称；
（3）硫酸铵与氯化钾反应生成硫酸钾和氯化铵，根据硫酸钾的溶解度随温度变化不大，可用蒸发结晶、趁热过滤、洗涤、干燥得到硫酸钾；
（4）检验产品II中是否含有氯化物杂质需先除去SO₄，再检验Cl^-；
（5）铁红为氧化铁，红棕色气体为二氧化氮，依据氧化还原规律，氮从+5价变为+4价，硝酸铁中铁化合价未变，则只有氧元素化合价变化，一种单质气体为氧气，则两反应为4Fe（NO₃）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8NO₂↑+O₂↑；4Fe（NO₃）₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe₂O₃+12NO₂↑+3O₂↑，依据两反应方程式分析解答．

解答 解：（1）因Fe₂O₃、Fe₃O₄、FeO与还原剂反应生成铁，铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，所以滤液中的主要溶质是硫酸亚铁，过滤后滤液中的金属阳离子是Fe²⁺，步骤3中可选用氨水试剂调节溶液的pH，除去杂质得到亚铁盐溶液，
故答案为：Fe²⁺；氨水；
（2）碳酸亚铁与氧气反应生成了氧化铁盒二氧化碳，反应的化学方程式为：4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂；
因实验室进行煅烧操作所需仪器有：酒精灯、泥三角、三脚架、玻璃棒、坩埚、坩埚钳，还缺少的仪器为：坩埚、坩埚钳，
故答案为：4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂； 坩埚、坩埚钳；
（3）硫酸铵与氯化钾反应生成硫酸钾和氯化铵；因硫酸钾的溶解度随温度变化不大，可用蒸发结晶、趁热过滤、洗涤、干燥得到硫酸钾，
故答案为：蒸发结晶；
（4）因检验产品II中是否含有氯化物杂质需先除去SO₄，再检验Cl^-，所以滴加过量Ba（NO₃）₂溶液，过滤后向滤液滴加AgNO₃溶液，
故答案为：滴加过量Ba（NO₃）₂溶液、AgNO₃溶液；
（5）铁红为氧化铁，红棕色气体为二氧化氮，依据氧化还原规律，氮从+5价变为+4价，硝酸铁中铁化合价未变，则只有氧元素化合价变化，一种单质气体为氧气，则两反应为4Fe（NO₃）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8NO₂↑+O₂↑；4Fe（NO₃）₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe₂O₃+12NO₂↑+3O₂↑，0.88g铁红固体n=$\frac{0.88g}{160g/mol}$=0.0055mol，0.8904L（标准状况）混合气体n=$\frac{0.8904L}{22.4L/mol}$=0.03975mol，设一定量的样品中Fe（NO₃）₂、Fe（NO₃）₃的物质的量分别为x：y，$\frac{1}{2}$x+$\frac{1}{2}$y=0.0055mol，2x+$\frac{1}{4}$x+3y+$\frac{3}{4}$y=0.03975mol，解得x：y：0.001：0.01=1：10，则该样品中Fe（NO₃）₃的质量分数为$\frac{10×242}{10×242+1×180}$×100%≈93.08%，
故答案为：93.08%．

点评 本题考查物质的制备和分离操作，侧重于学生分析能力、实验能力、计算能力和综合运用化学知识能力的考查，为高考常见题型，题目难度中等，注意根据实验流程以及相关物质的性质解答该题．