Question

硫鐵礦燒渣（主要成分為Fe₂O₃、Fe₃O₄、FeO、SiO₂等）是生產(chǎn)硫酸的工業(yè)廢渣，其綜合利用對環(huán)境保護具有現(xiàn)實意義．利用硫鐵礦燒渣制備鐵紅等產(chǎn)品的實驗流程如圖1：

已知相關(guān)幾種鹽的溶解度隨溫度變化的曲線如圖2所示：

（1）煅燒FeCO₃生成產(chǎn)品I的化學反應方程式為

 

；實驗室進行煅燒操作所需儀器除了酒精噴燈、泥三角、三腳架、玻璃棒外，還有

 

（2）為了獲得產(chǎn)品Ⅱ，向（NH₄）₂SO₄溶液中加入KCl溶液后，接著

 

．（填具體操作過程）
（3）分離粗產(chǎn)品Ⅱ時承接濾液的燒杯中應加入少量

 

，分離粗產(chǎn)品Ⅱ后的濾液冷卻至室溫后，進行減壓抽濾，得粗產(chǎn)品Ⅲ．所用的裝置如圖3所示，若實驗過程中發(fā)現(xiàn)倒吸現(xiàn)象，應采取的措施是

 

．
（4）若向（NH₄）₂SO₄溶液中加入FeSO₄溶液后可制得硫酸亞鐵銨晶體，兩溶液混合后，小火加熱，在蒸發(fā)皿中蒸發(fā)濃縮至

 

（填現(xiàn)象），應立即停止加熱，將溶液靜置，冷卻，結(jié)晶，抽濾，并用少量酒精洗滌晶體．其中最后一步用少量酒精洗滌晶體目的是

 

．
（5）硫酸亞鐵銨[（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O]（俗稱莫爾鹽），較綠礬穩(wěn)定，在氧化還原滴定分析中常用來配制Fe²⁺的標準溶液．現(xiàn)取0.400g Cu₂S和CuS的混合物在酸性溶液中用60.0mL 0.100mol/L KMnO₄溶液處理，發(fā)生反應如下：8MnO₄^-+5Cu₂S+44H⁺=10Cu²⁺+5SO₂+8Mn²⁺+22H₂O   6MnO₄^-+5CuS+28H⁺=5Cu²⁺+5SO₂+6Mn²⁺+14H₂O 反應后煮沸溶液，趕盡SO₂剩余的KMnO₄恰好與V mL 0.500mol/L （NH₄）₂Fe（SO₄）₂溶液完全反應．已知：MnO₄^-+Fe²⁺+H⁺-Mn²⁺+Fe³⁺+H₂O（未配平），求V的取值范圍為

 

．

Answer 1

考點：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應用

專題：

分析：利用硫鐵礦燒渣制備鐵紅等產(chǎn)品的實驗流程為：Fe₂O₃、Fe₃O₄、FeO與還原劑反應生成鐵，鐵和稀硫酸反應生成硫酸亞鐵和氫氣，過濾后所以濾液中的主要溶質(zhì)是硫酸亞鐵；硫酸亞鐵與碳酸氫銨反應得到碳酸亞鐵和硫酸銨；碳酸亞鐵與氧氣反應生成了氧化鐵、二氧化碳；硫酸銨與氯化鉀反應生成硫酸鉀和氯化銨，根據(jù)硫酸鉀的溶解度隨溫度變化不大，可用蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過濾、洗滌、干燥得到硫酸鉀，
（1）根據(jù)圖示，碳酸亞鐵煅燒生成氧化鐵和二氧化碳氣體；根據(jù)煅燒操作的方法寫出使用的儀器名稱；
（2）為了獲得產(chǎn)品Ⅱ，向（NH₄）₂SO₄溶液中加入KCl溶液后，根據(jù)溶解度不同選用操作方法；
（3）分離粗產(chǎn)品Ⅱ時承接濾液的燒杯中應加入少量蒸餾水；若實驗過程中發(fā)現(xiàn)倒吸現(xiàn)象，應采取的措施是打開旋塞K；
（4）加入（NH₄）₂SO₄固體后，溶液表面出現(xiàn)晶膜時，停止加熱；根據(jù)硫酸亞鐵銨晶體不溶于乙醇分析；
（5）采用極限法計算與固體混合物反應需要的高錳酸鉀的物質(zhì)的量，剩余的高錳酸鉀與（NH₄）₂Fe（SO₄）₂溶液反應計算需要的（NH₄）₂Fe（SO₄）₂溶液的體積．

解答： 解：Fe₂O₃、Fe₃O₄、FeO與還原劑反應生成鐵，鐵和稀硫酸反應生成硫酸亞鐵和氫氣，過濾后所以濾液中的主要溶質(zhì)是硫酸亞鐵；硫酸亞鐵與碳酸氫銨反應得到碳酸亞鐵和硫酸銨；碳酸亞鐵與氧氣反應生成了氧化鐵、二氧化碳；硫酸銨與氯化鉀反應生成硫酸鉀和氯化銨，根據(jù)硫酸鉀的溶解度隨溫度變化不大，可用蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過濾、洗滌、干燥得到硫酸鉀，
（1）碳酸亞鐵與氧氣反應生成了氧化鐵盒二氧化碳，反應的化學方程式為：4FeCO₃+O₂

高溫  .

2Fe₂O₃+4CO₂；
因?qū)嶒炇疫M行煅燒操作所需儀器有：酒精燈、泥三角、三腳架、玻璃棒、坩堝、坩堝鉗，還缺少的儀器為：坩堝、坩堝鉗，
故答案為：4FeCO₃+O₂

高溫  .

2Fe₂O₃+4CO₂； 坩堝、坩堝鉗；
（2）硫酸銨與氯化鉀反應生成硫酸鉀和氯化銨；因硫酸鉀的溶解度隨溫度變化不大，可用蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過濾、洗滌、干燥得到硫酸鉀，
故答案為：蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過濾、洗滌、干燥；
（3）分離粗產(chǎn)品Ⅱ時承接濾液中含有氯化銨，先向燒杯中應加入少量蒸餾水，分離粗產(chǎn)品Ⅱ后的濾液冷卻至室溫后，進行減壓抽濾，得粗產(chǎn)品Ⅲ；所用的裝置如圖3所示，若實驗過程中發(fā)現(xiàn)倒吸現(xiàn)象，應采取的措施為：打開旋塞K，降低倒吸現(xiàn)象，
故答案為：蒸餾水；打開旋塞K；
（4）加入（NH₄）₂SO₄固體后，溶液表面出現(xiàn)晶膜時，停止加熱，采取蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶方法，通過減壓過濾（或抽濾）等得到較為干燥的晶體；由于硫酸亞鐵銨晶體不溶于乙醇，可以用乙醇洗去晶體表面的水，
故答案為：溶液表面出現(xiàn)晶膜為止；除去晶體表面附著的水分；
（5）高錳酸鉀的物質(zhì)的量為：0.060L×0.100mol/L=0.006mol，
假設(shè)固體混合物全部為Cu₂S，需要高錳酸鉀的物質(zhì)的量為x，
8MnO₄^-+5Cu₂S+44H⁺=10Cu²⁺+5SO₂+8Mn²⁺+22H₂O
8      5
x    

0.4g

160g/mol

x=0.004mol
剩余的高錳酸鉀的物質(zhì)的量為：0.006mol-0.004mol=0.002mol，
0.002mol高錳酸鉀和（NH₄）₂Fe（SO₄）₂溶液完全反應．
  MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O
1mol     5mol
0.002mol 1×10^-3VL×0.5mol/L
解得：V=20，
假設(shè)固體混合物全部為CuS，需要高錳酸鉀的物質(zhì)的量為y，
6MnO₄^-+5CuS+28H⁺=5Cu²⁺+5SO₂+6Mn²⁺+14H₂O
6     5
y   

0.4g

96g/mol

y=0.005mol
剩余的高錳酸鉀的物質(zhì)的量為：0.006mol-0.005mol=0.001mol，
0.001mol高錳酸鉀和（NH₄）₂Fe（SO₄）₂溶液完全反應，
   MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O
  1mol    5mol
0.001mol 1×10^-3VL×0.5mol/L
解得：V=10，
則V的取值范圍為：10＜V＜20，
故答案為：10＜V＜20．

點評：本題綜合考查物質(zhì)的分離、提純以及制備，為高考常見題型，題目難度較大，試題側(cè)重于學生的分析能力和實驗能力的考查，注意把握實驗的目的和原理．