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:

試回答下列問題:
(1)步驟Ⅰ所得溶液中鐵元素的化合價是+2、+3.
(2)實驗室中實現(xiàn)步驟Ⅱ中分離操作需要的儀器有漏斗、鐵架臺、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,當觀察到無血紅色現(xiàn)象說明步驟Ⅲ已經(jīng)進行完全.
(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).
a.FeO固體      b.氫氧化鈉溶液      c.Fe2O3固體      d.氨水
(5)室溫下FeCO3達到溶解平衡時溶液pH=8.5,c(Fe2+)=1.2×10-6 mol•L-1.則FeCO3固體產(chǎn)物中無(選填“有”或“無”)Fe(OH)2.(已知:Ksp[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

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為過濾除去SiO2,濾液含有二價鐵、三價鐵離子,步驟Ⅲ調(diào)節(jié)pH=1,再加入過量鐵粉將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是+2、+3;故答案為:+2、+3;
(2)根據(jù)以上分析,步驟Ⅱ為過濾,需要的儀器有漏斗、鐵架臺、玻璃棒、燒杯,故答案為:漏斗;
(3)步驟Ⅲ調(diào)節(jié)pH=1,再加入過量鐵粉將Fe3+還原為Fe2+,因為硫酸過量,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,當觀察到無血紅色現(xiàn)象說明步驟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堿性太強不易控制,c會引入三價鐵離子,所以不能選用試劑bc調(diào)節(jié)溶液的pH;故選:bc;
(5)FeCO3達到沉淀溶解平衡時,溶液的pH為8.5,c(Fe2+)=1.2×10-6 mol•L-1時,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],所以不會出現(xiàn)氫氧化亞鐵沉淀,
故答案為:無;
(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

點評 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、實驗?zāi)芰途C合運用化學(xué)知識能力的考查,為高考常見題型,題目難度中等,注意根據(jù)實驗流程以及相關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)解答該題.

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