Question

【題目】煉鐵廠的廢渣鐵礬渣主要含有K2Fe6(SO4)4(OH)12 、ZnOFe2O3 及少量的CaO、MgO、SiO2 ，等等。可利用廢渣鐵礬渣制備復(fù)合鎳鋅鐵氧體 （NiZnFe4O8.具體制備流程如下圖所示：

（1）試劑1是過量的______。

（2）試劑2為過量的鐵粉，加入后可以觀察的現(xiàn)象有 ______________________。

（3）NH4F溶液不能放入玻璃器皿中保存，理由是_____________________________（用離子方程式表示）。已知:25 °C時，Ksp(CaF2)=2.7×10－11、，Ksp(MgF2)=6.4×10－19。加入NH4F溶液沉淀后，c(Mg2+) = 1. 6×10-10mol L-1，此時Ca2+是否也完全沉淀？寫出具體的分析過程：______（若溶液中某離子濃度小于1.0×10－5mol L-1時，說明該離子已沉淀完全）。

（4）在Fe2+、Ni2+、Zn2+共沉淀過程中，若以Me代表Fe、Ni、Zn元素，則生成MeCO32Me(OH)2H2O沉淀的化學(xué)方程式為 ________________________________.

（5）按照上述流程，一座10萬噸規(guī)模的煉鐵廠每年產(chǎn)生鐵磯渣約5萬噸，Fe3+含量為44.8%，理論上每年至少可制備復(fù)合鎳鋅鐵氧體（NiZnFe4O8 ，M=476 g mol -1 ）__________萬噸。

（6）濾液Ⅱ中加入的ZnSO4溶液，低溫烘干后可得到皓礬（ZnSO4 7H2O) 取28.70 g皓礬加熱至不同溫度，剩余固體的質(zhì)量變化如圖所示：

①100 °C時所得固體的化學(xué)式__________ 。

②680 °C時所得固休的化學(xué)式為____

Answer 1

【答案】稀H2SO4（或稀硫酸） 溶液有棕黃色轉(zhuǎn)變?yōu)闇\綠色，同時有氣泡產(chǎn)生 NH4+ +F-+H2O=NH3·H2O+HF、SiO2+ 4HF = SiF4 + 2H2O 已知25 °C時，Ksp(CaF2)=2.7×10－11、，Ksp(MgF2)=6.4×10－19。加入NH4F溶液沉淀后，c(Mg2+) = 1. 6×10-10mol L-1，則=4×10-9，故=0.675×10-2 mol L-1>1.0×10－5mol L-1，故Ca2+未完全沉淀； 3MeSO4+6NH4HCO3=MeCO32Me(OH)2H2O+5CO2↑ 7.6 ZnSO4 H2O Zn3O（SO4）2

【解析】

（1）廢渣鐵礬渣主要含有K2Fe6(SO4)4(OH)12，在除雜制備過程中避免引入更多的離子，應(yīng)該使用稀硫酸進行酸浸。

答案為：稀H2SO4（或稀硫酸）

（2）酸浸后的溶液含有三價鐵離子的棕黃色溶液，加入過量鐵粉，使三價鐵離子轉(zhuǎn)化為二價鐵離子，溶液有棕黃色轉(zhuǎn)變?yōu)闇\綠色。酸浸時硫酸過量，加入鐵粉有氣泡產(chǎn)生。

答案為：溶液有棕黃色轉(zhuǎn)變?yōu)闇\綠色，同時有氣泡產(chǎn)生。

（3）NH4F會水解生成氨水與HF，HF會腐蝕玻璃瓶，離子反應(yīng)方程式為：NH4+ +F-+H2O=NH3·H2O+HF、SiO2+ 4HF = SiF4 + 2H2O；已知25 °C時，Ksp(CaF2)=2.7×10－11、，Ksp(MgF2)=6.4×10－19。加入NH4F溶液沉淀后，c(Mg2+) = 1. 6×10-10mol L-1，則=4×10-9，故=0.675×10-2 mol L-1>1.0×10－5mol L-1，故Ca2+未完全沉淀；

答案為：NH4+ +F-+H2O=NH3·H2O+HF、SiO2+ 4HF = SiF4 + 2H2O；已知25 °C時，Ksp(CaF2)=2.7×10－11、，Ksp(MgF2)=6.4×10－19。加入NH4F溶液沉淀后，c(Mg2+) = 1. 6×10-10mol L-1，則=4×10-9，故=0.675×10-2 mol L-1>1.0×10－5mol L-1，故Ca2+未完全沉淀；

（4）根據(jù)流程Fe、Ni、Zn元素來的硫酸鹽與NH4HCO3生成MeCO32Me(OH)2H2O沉淀和二氧化碳反應(yīng)方程式為:3MeSO4+6NH4HCO3=MeCO32Me(OH)2H2O+5CO2↑；

故答案為: 3MeSO4+6NH4HCO3=MeCO32Me(OH)2H2O+5CO2↑；

（5）黃鉀鐵礬渣約5萬噸，Fe3+含量為5萬噸×48%=2.4萬噸，根據(jù)2Fe3++Fe=3Fe2+，

則Fe2+含量為2.4萬噸×=3.6萬噸，設(shè)制得的NiZnFe4O8有x萬噸，根據(jù)元素守恒，有=3.6，解得x=7.6萬噸。

答案為：7.6

（6）皓礬（ZnSO4 7H2O)受熱易分解，在不同的溫度下分解可生成ZnSO4 H2O或ZnSO4或ZnO或Zn3O（SO4）2產(chǎn)物不同；28.70 g皓礬的物質(zhì)的量為：

， 不論分解產(chǎn)物是什么，根據(jù)鋅元素守恒，物質(zhì)的量為，因此生成ZnSO4 H2O的質(zhì)量為17.90g；生成ZnSO4的質(zhì)量為16.10g；生成 Zn3O（SO4）2的質(zhì)量為13.34g；生成ZnO的質(zhì)量為8.10g；

根據(jù)上述

① 100 °C時所得固體的為17.90g，生成的固體為ZnSO4 H2O。

② 680 °C時所得固休的質(zhì)量為13.43g化學(xué)式為Zn3O（SO4）2。

答案為：ZnSO4 H2O；Zn3O（SO4）2