Question

2．硫鐵礦燒渣是一種重要的化學化工產(chǎn)業(yè)中間產(chǎn)物，主要成分是Fe₃O₄、Fe₂O₃、FeO和二氧化硅等．下面是以硫鐵礦燒渣制備高效凈水劑聚合硫酸鐵[Fe₂（OH）_n（SO₄）_3-n/2]_m的流程圖：
（1）實驗室實現(xiàn)“操作I”所用的玻璃儀器有漏斗，玻璃棒和燒杯等．“操作Ⅲ”系列操作名稱依次為蒸發(fā)濃縮、降溫結晶、過濾和洗滌．
（2）“酸溶”過程中Fe₃O₄溶解的化學反應方程式為Fe₃O₄+4H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ FeSO₄+Fe₂（SO₄）₃+4H₂O．
（3）硫鐵礦燒渣在“酸溶”前要粉碎的主要目的是增大燒渣固體與硫酸的接觸的表面積，加快燒渣的溶解速率．
（4）實驗室檢驗“反應I”已經(jīng)完全的試劑是KSCN溶液，現(xiàn)象是溶液不呈血紅色．
（5）加入適量H₂O₂的目的是氧化Fe²⁺，寫出H₂O₂氧化Fe²⁺為Fe³⁺的離子方程式2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．

Answer 1

分析 硫鐵礦燒渣（主要成分是Fe₃O₄、Fe₂O₃、FeO和二氧化硅），加硫酸加熱酸溶，水浸，過濾出不溶于酸的二氧化硅，濾液中含有硫酸鐵和硫酸亞鐵，加廢鐵皮，F(xiàn)e與三價鐵離子反應生成亞鐵離子，過濾去除多余的鐵，濾液為硫酸亞鐵溶液，然后蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶，得到硫酸亞鐵晶體，晶體中加稀硫酸、雙氧水得到聚合硫酸鐵[Fe₂（OH）_n（SO₄）_3-n/2]_m，
（1）操作I為過濾，根據(jù)過濾操作分析；操作Ⅲ是從硫酸亞鐵溶液中獲得硫酸亞鐵晶體；
（2）Fe₃O₄溶于硫酸生成硫酸鐵和硫酸亞鐵；
（3）增大固體的表面積反應速率增大；
（4）反應I中Fe與三價鐵離子反應生成亞鐵離子，若反應完全則沒有三價鐵離子；
（5）酸性條件下H₂O₂氧化Fe²⁺為Fe³⁺，同時生成水

解答 解：硫鐵礦燒渣（主要成分是Fe₃O₄、Fe₂O₃、FeO和二氧化硅），加硫酸加熱酸溶，水浸，過濾出不溶于酸的二氧化硅，濾液中含有硫酸鐵和硫酸亞鐵，加廢鐵皮，F(xiàn)e與三價鐵離子反應生成亞鐵離子，過濾去除多余的鐵，濾液為硫酸亞鐵溶液，然后蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶，得到硫酸亞鐵晶體，晶體中加稀硫酸、雙氧水得到聚合硫酸鐵[Fe₂（OH）_n（SO₄）_3-n/2]_m，
（1）操作I為過濾，過濾操作用到玻璃儀器有 漏斗、玻璃棒和燒杯等；操作Ⅲ是從硫酸亞鐵溶液中獲得硫酸亞鐵晶體，系列操作名稱依次為蒸發(fā)濃縮、降溫結晶、過濾和洗滌，
故答案為：漏斗；蒸發(fā)濃縮、降溫結晶；
（2）Fe₃O₄溶于硫酸生成硫酸鐵和硫酸亞鐵，反應的化學方程式為：Fe₃O₄+4H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ FeSO₄+Fe₂（SO₄）₃+4H₂O；
故答案為：Fe₃O₄+4H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ FeSO₄+Fe₂（SO₄）₃+4H₂O；
（3）硫鐵礦燒渣在“酸溶”前要粉碎的主要目的是增大燒渣固體與硫酸的接觸的表面積，加快燒渣的溶解速率，
故答案為：增大燒渣固體與硫酸的接觸的表面積，加快燒渣的溶解速率；
（4）反應I中Fe與三價鐵離子反應生成亞鐵離子，若反應完全則沒有三價鐵離子，檢驗三價鐵離子可以用KSCN溶液，加KSCN溶液，若溶液不變血紅色說明沒有三價鐵離子，即“反應I”已經(jīng)完全；
故答案為：KSCN溶液；溶液不呈血紅色；
（5）酸性條件下H₂O₂氧化Fe²⁺為Fe³⁺，同時雙氧水被還原生成水，其反應的離子方程式為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．

點評 本題考查制備實驗方案的設計與評價，題目難度較大，準確的分析流程、明確鐵及其化合物的性質是解題的關鍵，側重學生分析能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)．