Question

以硫鐵礦（主要成分為FeS₂）為原料制備氯化鐵晶體（FeCl₃·6H₂O）的工藝流程如下：

回答下列問(wèn)題：

（1）焙燒硫鐵礦的主要方程式為                       。

（2）酸溶及后續(xù)過(guò)程中均需保持鹽酸過(guò)量，其目的是提高鐵元素的浸出率、             。

（3）通氯氣氧化后時(shí)，發(fā)生的主要反應(yīng)的離子方程式為                               ；該過(guò)程產(chǎn)生的尾氣可用堿溶液吸收，尾氣中污染空氣的氣體為（寫化學(xué)式）              。

（4）在氧化過(guò)程中，如何檢驗(yàn)鐵元素全部以Fe³⁺形式存在：                                                                                     。

（5）如果將氯化鐵晶體（FeCl₃·6H₂O）放在坩堝中加熱灼燒，最后得到的固體為         。

（6）在一定條件下，SO₂轉(zhuǎn)化為SO₃的反應(yīng)為2SO₂（g）＋O₂（g） 2SO₃（g），該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K＝                             ； 工業(yè)在接觸法制硫酸的生產(chǎn)中，采取下列哪些措施有利于提高SO₂轉(zhuǎn)化率         。

①V₂O₅作崔化劑   ②通入過(guò)量O₂   ③SO₂、O₂進(jìn)行二次氧化  ④通入過(guò)量SO₂

 

Answer 1

【答案】

（1）4 FeS₂ + 11 O₂2 Fe₂O₃ +  8SO₂（2分）

（2）抑制Fe^3＋水解（2分）

（3）Cl₂＋Fe^2＋＝2Cl^－＋Fe^3＋ （2分） Cl₂  HCl（2分）

（4）取氧化后的溶液少許于試管中，往試管中滴加1~2滴酸性KMnO₄溶液，KMnO₄的紫紅色不褪去，說(shuō)明鐵元素全部以Fe³⁺形式存在。（2分）

（5）Fe₂O₃（2分）

（6）k＝c²(SO₃)/c(O₂)·c²(SO₂) （2分）  ②③（2分） 

【解析】

試題分析：（1）焙燒硫鐵礦是硫酸工業(yè)中制取二氧化硫氣體的重要步驟，發(fā)生的氧化還原反應(yīng)配平比較困難，利用電子得失守恒配平得： 4 FeS₂ + 11 O₂2 Fe₂O₃ +  8SO₂（2分）

（2）酸溶焙燒產(chǎn)物不僅是提高浸出率，還可以抑制溶解得到的Fe^3＋水解。

（3）因?yàn)樽罱K要得到的產(chǎn)品是氯化鐵晶體，所以可能焙燒不完全，仍有部分亞鐵離子，所以加入氧化劑氯氣氧化除去，發(fā)生的反應(yīng)為Cl₂＋Fe^2＋＝2Cl^－＋Fe^3＋ ，該過(guò)程可能有氯氣溶于水產(chǎn)生揮發(fā)性的HCl以及過(guò)量的Cl2，所以可以用堿吸收。

（4）檢驗(yàn)是否全部轉(zhuǎn)化為Fe³⁺ ，就是檢驗(yàn)Fe^2＋ 的存在，所以檢驗(yàn)Fe^2＋ 可以使用高錳酸鉀試劑，所以操作為：取氧化后的溶液少許于試管中，往試管中滴加1~2滴酸性KMnO₄溶液，KMnO₄的紫紅色不褪去，說(shuō)明鐵元素全部以Fe³⁺形式存在。

（5）氯化鐵晶體（FeCl₃·6H₂O）含有水分，所以加熱灼燒過(guò)程中，F(xiàn)eCl₃ 會(huì)發(fā)生水解并最終得到穩(wěn)定的氧化物Fe₂O₃ 。

（6）根據(jù)方程式可以寫出平衡常數(shù)表達(dá)式為k＝c²(SO₃)/c(O₂)·c²(SO₂)；要提高SO₂ 的轉(zhuǎn)化率，則需要使平衡正向移動(dòng)或SO₂ 二次利用，所以可行的是② 、③。

考點(diǎn)：本題考查的是工業(yè)制硫酸和化學(xué)反應(yīng)原理知識(shí)。