Question

9．工业上利用硫铁矿烧渣（主要成分为Fe₃O₄、Fe₂O₃、FeO、SiO₂）制备铁红（Fe₂O₃）的生产流程如图：

试回答下列问题：
（1）步骤Ⅰ所得溶液中铁元素的化合价是+2、+3．
（2）实验室中实现步骤Ⅱ中分离操作需要的仪器有漏斗、铁架台、玻璃棒、烧杯．
（3）步骤Ⅲ中发生的离子方程式2H⁺+Fe=Fe²⁺+H₂↑，2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，向反应后的溶液中加入试剂KSCN溶液，当观察到无血红色现象说明步骤Ⅲ已经进行完全．
（4）步骤Ⅳ中不能选用试剂bc调节溶液的pH（填字母编号）．
a．FeO固体      b．氢氧化钠溶液      c．Fe₂O₃固体      d．氨水
（5）室温下FeCO₃达到溶解平衡时溶液pH=8.5，c（Fe²⁺）=1.2×10^-6 mol•L^-1．则FeCO₃固体产物中无（选填“有”或“无”）Fe（OH）₂．（已知：K_sp[Fe（OH）₂]=4.8×10^-16）
（6）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．

Answer 1

分析 在硫铁矿烧渣（主要成分为Fe₃O₄、Fe₂O₃、FeO、SiO₂）中加入稀硫酸，SiO₂不与酸反应，则步骤Ⅱ为过滤除去SiO₂，滤液含有二价铁、三价铁离子，步骤Ⅲ调节pH=1，再加入过量铁粉将Fe³⁺还原为Fe²⁺，步骤Ⅳ可加入氨水或者FeO调节溶液pH至5～6.5，过滤后在滤液中加入碳酸氢铵可生成FeCO₃，高温煅烧可得Fe₂O₃，据此分析解答．

解答 解：（1）根据以上分析，步骤Ⅰ为Fe₃O₄、Fe₂O₃、FeO与硫酸反应溶解，所以所得溶液中铁元素的化合价是+2、+3；故答案为：+2、+3；
（2）根据以上分析，步骤Ⅱ为过滤，需要的仪器有漏斗、铁架台、玻璃棒、烧杯，故答案为：漏斗；
（3）步骤Ⅲ调节pH=1，再加入过量铁粉将Fe³⁺还原为Fe²⁺，因为硫酸过量，所以铁还与氢离子反应放出氢气，发生的离子方程式为2H⁺+Fe=Fe²⁺+H₂↑，2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，向反应后的溶液中加入试剂KSCN溶液，当观察到无血红色现象说明步骤Ⅲ已将Fe³⁺完全还原为Fe²⁺，故答案为：2H⁺+Fe=Fe²⁺+H₂↑，2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺；KSCN溶液；无血红色现象；
（4）步骤Ⅳ可加入氨水或者FeO调节溶液pH至5～6.5，b碱性太强不易控制，c会引入三价铁离子，所以不能选用试剂bc调节溶液的pH；故选：bc；
（5）FeCO₃达到沉淀溶解平衡时，溶液的pH为8.5，c（Fe²⁺）=1.2×10^-6 mol•L^-1时，根据氢氧化亚铁的Qc=c（Fe²⁺）•c²（OH^-）=1.2×10^-6mol•L^-1×（10^-5.5mol/L）²=1.2×10^-17＜Ksp[Fe（OH）₂]，所以不会出现氢氧化亚铁沉淀，
故答案为：无；
（6）步骤ⅥFeCO₃高温煅烧生成Fe₂O₃，发生反应的化学反应方程式为4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂，
故答案为：4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂．

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．