Question

9．工業(yè)上利用硫鐵礦燒渣（主要成分為Fe₃O₄、Fe₂O₃、FeO、SiO₂）制備鐵紅（Fe₂O₃）的生產(chǎn)流程如圖：

試回答下列問(wèn)題：
（1）步驟Ⅰ所得溶液中鐵元素的化合價(jià)是+2、+3．
（2）實(shí)驗(yàn)室中實(shí)現(xiàn)步驟Ⅱ中分離操作需要的儀器有漏斗、鐵架臺(tái)、玻璃棒、燒杯．
（3）步驟Ⅲ中發(fā)生的離子方程式2H⁺+Fe=Fe²⁺+H₂↑，2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，向反應(yīng)后的溶液中加入試劑KSCN溶液，當(dāng)觀察到無(wú)血紅色現(xiàn)象說(shuō)明步驟Ⅲ已經(jīng)進(jìn)行完全．
（4）步驟Ⅳ中不能選用試劑bc調(diào)節(jié)溶液的pH（填字母編號(hào)）．
a．FeO固體      b．氫氧化鈉溶液      c．Fe₂O₃固體      d．氨水
（5）室溫下FeCO₃達(dá)到溶解平衡時(shí)溶液pH=8.5，c（Fe²⁺）=1.2×10^-6 mol•L^-1．則FeCO₃固體產(chǎn)物中無(wú)（選填“有”或“無(wú)”）Fe（OH）₂．（已知：K_sp[Fe（OH）₂]=4.8×10^-16）
（6）步驟Ⅵ中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式為4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂．

Answer 1

分析 在硫鐵礦燒渣（主要成分為Fe₃O₄、Fe₂O₃、FeO、SiO₂）中加入稀硫酸，SiO₂不與酸反應(yīng)，則步驟Ⅱ?yàn)檫^(guò)濾除去SiO₂，濾液含有二價(jià)鐵、三價(jià)鐵離子，步驟Ⅲ調(diào)節(jié)pH=1，再加入過(guò)量鐵粉將Fe³⁺還原為Fe²⁺，步驟Ⅳ可加入氨水或者FeO調(diào)節(jié)溶液pH至5～6.5，過(guò)濾后在濾液中加入碳酸氫銨可生成FeCO₃，高溫煅燒可得Fe₂O₃，據(jù)此分析解答．

解答 解：（1）根據(jù)以上分析，步驟Ⅰ為Fe₃O₄、Fe₂O₃、FeO與硫酸反應(yīng)溶解，所以所得溶液中鐵元素的化合價(jià)是+2、+3；故答案為：+2、+3；
（2）根據(jù)以上分析，步驟Ⅱ?yàn)檫^(guò)濾，需要的儀器有漏斗、鐵架臺(tái)、玻璃棒、燒杯，故答案為：漏斗；
（3）步驟Ⅲ調(diào)節(jié)pH=1，再加入過(guò)量鐵粉將Fe³⁺還原為Fe²⁺，因?yàn)榱蛩徇^(guò)量，所以鐵還與氫離子反應(yīng)放出氫氣，發(fā)生的離子方程式為2H⁺+Fe=Fe²⁺+H₂↑，2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，向反應(yīng)后的溶液中加入試劑KSCN溶液，當(dāng)觀察到無(wú)血紅色現(xiàn)象說(shuō)明步驟Ⅲ已將Fe³⁺完全還原為Fe²⁺，故答案為：2H⁺+Fe=Fe²⁺+H₂↑，2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺；KSCN溶液；無(wú)血紅色現(xiàn)象；
（4）步驟Ⅳ可加入氨水或者FeO調(diào)節(jié)溶液pH至5～6.5，b堿性太強(qiáng)不易控制，c會(huì)引入三價(jià)鐵離子，所以不能選用試劑bc調(diào)節(jié)溶液的pH；故選：bc；
（5）FeCO₃達(dá)到沉淀溶解平衡時(shí)，溶液的pH為8.5，c（Fe²⁺）=1.2×10^-6 mol•L^-1時(shí)，根據(jù)氫氧化亞鐵的Qc=c（Fe²⁺）•c²（OH^-）=1.2×10^-6mol•L^-1×（10^-5.5mol/L）²=1.2×10^-17＜Ksp[Fe（OH）₂]，所以不會(huì)出現(xiàn)氫氧化亞鐵沉淀，
故答案為：無(wú)；
（6）步驟ⅥFeCO₃高溫煅燒生成Fe₂O₃，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式為4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂，
故答案為：4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的制備和分離操作，側(cè)重于學(xué)生分析能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�和綜合運(yùn)用化學(xué)知識(shí)能力的考查，為高考常見題型，題目難度中等，注意根據(jù)實(shí)驗(yàn)流程以及相關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)解答該題．