Question

10．某硫酸廠產(chǎn)生的燒渣（主要含F(xiàn)e₂O₃、FeO，還有一定量的SiO₂）可用于制備FeCO₃，其流程如下：

已知：“還原”時，F(xiàn)eS₂與H₂SO₄不反應(yīng)，F(xiàn)e³⁺通過反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ被還原，其中反應(yīng)Ⅰ如下：
FeS₂+14Fe³⁺+8H₂O=15Fe²⁺+2SO₄^2-+16H⁺
回答下列問題：
（1）燒渣“酸溶”時發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O、FeO+H₂SO₄=FeSO₄+H₂O．
（2）第一次過濾所產(chǎn)生的“濾渣”是SiO₂（填化學(xué)式）．
（3）加入FeS₂還原后，檢驗Fe³⁺是否反應(yīng)完全的試劑為KSCN溶液．
（4）所得FeCO₃需充分洗滌，檢驗是否洗凈的方法是取少許最后一次洗滌液于試管中，滴加稀鹽酸，無明顯現(xiàn)象，再滴加BaCl₂溶液，若無白色沉淀生成，則表明已洗滌干凈，反之，則說明沒洗滌干凈．“沉淀”時，pH不宜過高，否則制備的FeCO₃中可能混有的雜質(zhì)是Fe（OH）₃．
（5）①寫出“還原”時反應(yīng)Ⅱ的離子方程式：2Fe³⁺+FeS₂=3Fe²⁺+2S↓．
②“還原”前后溶液中部分離子的濃度見下表（溶液體積變化或略不計）：

離子	離子濃度（mol•L-1）
	還原前	還原后
Fe2+	0.10	2.5
SO42-	3.5	3.7

則反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ中被還原的Fe³⁺的物質(zhì)的量之比為7：3．
（6）第三次過濾所得到的“濾液”中大量存在的離子是NH₄⁺、CO₃^2-、SO₄^2-（填離子符號）

Answer 1

分析 燒渣（主要含F(xiàn)e₂O₃、FeO，還有一定量的SiO₂）用硫酸浸取，過濾后濾液中含有硫酸鐵、硫酸亞鐵、未反應(yīng)的硫酸，濾渣為二氧化硅，用二硫化亞鐵礦還原Fe³⁺后過濾，得濾液中含有硫酸亞鐵，向濾液中加入碳酸銨，過濾得碳酸亞鐵，濾液中含有硫酸銨、碳酸銨．
（1）燒渣“酸溶”時，硫酸與氧化鐵反應(yīng)是硫酸鐵、FeO與硫酸反應(yīng)是硫酸亞鐵；
（2）燒渣“酸溶”時，二氧化硅不能與硫酸反應(yīng)；
（3）檢驗Fe³⁺常用KSCN溶液，看溶液是否呈血紅色；
（4）碳酸亞鐵表面會附著硫酸銨，檢驗最后一次洗滌液中是否含有硫酸根離子判斷洗滌是否干凈；“沉淀”時，pH過高時溶液中的亞鐵離子會轉(zhuǎn)化氫氧化亞鐵沉淀，進而生成氫氧化鐵；
（5）①“還原”時有硫產(chǎn)生，反應(yīng)Ⅱ應(yīng)為Fe³⁺與FeS₂反應(yīng)生成S與Fe²⁺；
②由表中數(shù)據(jù)可知，反應(yīng)Ⅰ中生成的硫酸根的濃度為0.2mol•L^-1，計算出反應(yīng)Ⅰ中被還原的Fe³⁺的物質(zhì)的量，同時計算出生成的亞鐵離子的濃度，兩個反應(yīng)中共生成的亞鐵離子的濃度為2.4mol•L^-1，可求得反應(yīng)Ⅱ中生成的亞鐵離子，進而計算出Ⅰ、Ⅱ中被還原的Fe³⁺的物質(zhì)的量之比；
（6）第三次過濾所得到的“濾液”中含有硫酸銨、碳酸銨．

解答 解：燒渣（主要含F(xiàn)e₂O₃、FeO，還有一定量的SiO₂）用硫酸浸取，過濾后濾液中含有硫酸鐵、硫酸亞鐵、未反應(yīng)的硫酸，濾渣為二氧化硅，用二硫化亞鐵礦還原Fe³⁺后過濾，得濾液中含有硫酸亞鐵，向濾液中加入碳酸銨，過濾得碳酸亞鐵，濾液中含有硫酸銨、碳酸銨．
（1）燒渣“酸溶”時，硫酸與氧化鐵反應(yīng)是硫酸鐵、FeO與硫酸反應(yīng)是硫酸亞鐵，反應(yīng)方程式為：Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O、FeO+H₂SO₄=FeSO₄+H₂O，
故答案為：Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O、FeO+H₂SO₄=FeSO₄+H₂O；
（2）燒渣“酸溶”時，二氧化硅不能與硫酸反應(yīng)，第一次過濾所產(chǎn)生的“濾渣”是：SiO₂，
故答案為：SiO₂；
（3）Fe³⁺與KSCN溶液反應(yīng)呈血紅色，檢驗Fe³⁺是否反應(yīng)完全的試劑為KSCN溶液，
故答案為：KSCN溶液；
（4）碳酸亞鐵表面會附著硫酸銨，所以檢驗FeCO₃是否洗凈，可以檢驗洗滌濾液中是否有硫酸根離子，具體方法為：取少許最后一次洗滌液于試管中，滴加稀鹽酸，無明顯現(xiàn)象，再滴加BaCl₂溶液，若無白色沉淀生成，則表明已洗滌干凈，反之，則說明沒洗滌干凈，
沉淀”時，pH過高時溶液中的亞鐵離子會轉(zhuǎn)化氫氧化亞鐵沉淀，進而生成氫氧化鐵，
故答案為：取少許最后一次洗滌液于試管中，滴加稀鹽酸，無明顯現(xiàn)象，再滴加BaCl₂溶液，若無白色沉淀生成，則表明已洗滌干凈，反之，則說明沒洗滌干凈；Fe（OH）₃；
（5）①“還原”時有硫產(chǎn)生，反應(yīng)Ⅱ應(yīng)為Fe³⁺與FeS₂反應(yīng)生成S與Fe²⁺，反應(yīng)離子方程式為：2Fe³⁺+FeS₂=3Fe²⁺+2S↓，
故答案為：2Fe³⁺+FeS₂=3Fe²⁺+2S↓；
②由表中數(shù)據(jù)可知，反應(yīng)Ⅰ中生成的硫酸根的濃度為0.2mol•L^-1，據(jù)反應(yīng)FeS₂+14Fe³⁺+8H₂O=15Fe²⁺+2SO₄^2-+16H⁺可知，反應(yīng)Ⅰ中被還原的Fe³⁺的物質(zhì)的量濃度為1.4mol•L^-1，同時生成的亞鐵離子的濃度為1.5mol•L^-1，兩個反應(yīng)中共生成的亞鐵離子的濃度為2.4mol•L^-1，所以反應(yīng)Ⅱ中生成的亞鐵離子濃度為0.9mol•L^-1，根據(jù)2Fe³⁺+FeS₂=3Fe²⁺+2S↓，可知Ⅱ中被還原的Fe³⁺的物質(zhì)的量濃度為$\frac{2}{3}$×0.9mol•L^-1=0.6mol•L^-1，所以反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ中被還原的Fe³⁺的物質(zhì)的量之比為1.4mol•L^-1：0.6mol•L^-1=7：3，
故答案為：7：3；
（6）第三次過濾所得到的“濾液”中含有硫酸銨、碳酸銨，大量存在的離子是：NH₄⁺、CO₃^2-、SO₄^2-，
故答案為：NH₄⁺、CO₃^2-、SO₄^2-．

點評 本題考查物質(zhì)制備工藝流程，涉及對操作與原理的分析評價、物質(zhì)的分離提純、離子檢驗、化學(xué)計算等，需要學(xué)生熟練掌握元素化合物知識，（5）中計算為易錯點、難點，能較好的考查學(xué)生分析計算能力．