Question

14．水合氧化鐵（FeOOH）可用作凈水劑和無機(jī)顏料等，利用硫鐵礦燒渣（主要含F(xiàn)e₂O₃、Fe₃O₄及雜質(zhì)SiO₂等）制備FeOOH工藝流程如圖所示：

回答下列問題：
（1）還原焙燒時(shí)，焦炭發(fā)生的總反應(yīng)可表示為：3C+2O₂=2CO+CO₂，焦炭的主要作用為作還原劑和提供能量；Fe₃O₄與CO反應(yīng)轉(zhuǎn)化為另一種氧化物的化學(xué)方程式為2C+Fe₃O₄$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Fe+2CO₂↑；
（2）酸浸時(shí)稀硫酸需過量10%并適當(dāng)延長(zhǎng)浸取時(shí)間，其目的是提高Fe的轉(zhuǎn)化率；濾渣的主要成分為SiO₂（填化學(xué)式）；
（3）合成反應(yīng)的離子方程式為Fe²⁺+HCO₃^-+H₂O=Fe（OH）₂↓+CO₂↑．
（4）第二次“過濾洗滌”時(shí)，能說明沉淀已經(jīng)洗滌干凈的依據(jù)是取最后一次洗滌液于試管中，加入少量鹽酸酸化的氯化鋇溶液，如果產(chǎn)生白色沉淀就說明沒有洗滌干凈，否則洗滌干凈．

Answer 1

分析 硫鐵礦燒渣（主要含F(xiàn)e₂O₃、Fe₃O₄及雜質(zhì)SiO₂等）用焦炭還原焙燒，發(fā)生的反應(yīng)為2C+Fe₃O₄$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Fe+2CO₂↑、2Fe₂O₃+3C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Fe+3CO₂↑，然后用稀硫酸浸取，發(fā)生的離子反應(yīng)方程式為Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑，過濾，得到濾渣SiO₂等不溶性雜質(zhì)，向?yàn)V液中加入NH₄HCO₃，二者發(fā)生雙水解反應(yīng)，反應(yīng)方程式為
FeSO₄+NH₄HCO₃+H₂O=Fe（OH）₂↓+CO₂↑+（NH₄）₂SO₄，
然后過濾洗滌沉淀、干燥Fe（OH）₂，在空氣中煅燒得到FeOOH，
（1）C具有還原性，且C燃燒能放出大量熱；Fe₃O₄與CO發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成金屬單質(zhì)和二氧化碳；
（2）延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間，提高酸浸效率；SiO₂不溶于稀硫酸；
（3）FeSO₄和NH₄HCO₃發(fā)生雙水解反應(yīng)；
（4）第二次過濾時(shí)，沉淀上易吸附SO₄^2-，SO₄^2-用鹽酸酸化的BaCl₂檢驗(yàn)．

解答 解：硫鐵礦燒渣（主要含F(xiàn)e₂O₃、Fe₃O₄及雜質(zhì)SiO₂等）用焦炭還原焙燒，發(fā)生的反應(yīng)為 2C+Fe₃O₄$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Fe+2CO₂↑、2Fe₂O₃+3C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Fe+3CO₂↑，然后用稀硫酸浸取，發(fā)生的離子反應(yīng)方程式為Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑，過濾，得到濾渣SiO₂等不溶性雜質(zhì)，向?yàn)V液中加入NH₄HCO₃，二者發(fā)生雙水解反應(yīng)，反應(yīng)方程式為
FeSO₄+NH₄HCO₃+H₂O=Fe（OH）₂↓+CO₂↑+（NH₄）₂SO₄，
然后過濾洗滌沉淀、干燥Fe（OH）₂，在空氣中煅燒得到FeOOH，
（1）C具有還原性，且C燃燒能放出大量熱，所以C的作用是作還原劑且提供能量；Fe₃O₄與CO發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成金屬單質(zhì)Fe和CO₂，反應(yīng)方程式為2C+Fe₃O₄$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Fe+2CO₂↑，
故答案為：作還原劑；提供能量；2C+Fe₃O₄$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Fe+2CO₂↑；
（2）延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間，能提高酸浸效率，從而提Fe的轉(zhuǎn)化率；二氧化硅不溶于稀硫酸，所以沉淀的主要成分是SiO₂，故答案為：提高Fe的轉(zhuǎn)化率；SiO₂；
（3）FeSO₄和NH₄HCO₃發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成FeCO₃和（NH₄）₂SO₄，離子方程式為Fe²⁺+HCO₃^-+H₂O=Fe（OH）₂↓+CO₂↑，
故答案為：Fe²⁺+HCO₃^-+H₂O=Fe（OH）₂↓+CO₂↑；
（4）第二次過濾時(shí)，沉淀上易吸附SO₄^2-，SO₄^2-用鹽酸酸化的BaCl₂檢驗(yàn)，其檢驗(yàn)方法為：取最后一次洗滌液于試管中，加入少量鹽酸酸化的氯化鋇溶液，如果產(chǎn)生白色沉淀就說明沒有洗滌干凈，否則洗滌干凈，故答案為：取最后一次洗滌液于試管中，加入少量鹽酸酸化的氯化鋇溶液，如果產(chǎn)生白色沉淀就說明沒有洗滌干凈，否則洗滌干凈．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)分離和提純，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生基本操作、物質(zhì)性質(zhì)等知識(shí)點(diǎn)，涉及離子檢驗(yàn)、雙水解反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)等知識(shí)點(diǎn)，明確實(shí)驗(yàn)原理及物質(zhì)性質(zhì)是解本題關(guān)鍵，易錯(cuò)點(diǎn)是（4）題，注意化學(xué)用語的靈活運(yùn)用，題目難度不大．