Question

【題目】為了保護(hù)環(huán)境，充分利用資源，某研究小組通過(guò)如下簡(jiǎn)化流程，將工業(yè)制硫酸的硫鐵礦燒渣（鐵主要以Fe2O3存在）轉(zhuǎn)變成重要的化工原料FeSO4（反應(yīng)條件略）。

活化硫鐵礦還原Fe3+的主要反應(yīng)為：FeS2+7Fe2(SO4)3+8H2O=15FeSO4+8H2SO4，不考慮其他反應(yīng)。

（1）第Ⅰ步H2SO4與Fe2O3反應(yīng)的離子方程式是___。

（2）檢驗(yàn)第Ⅱ步中Fe3+是否完全還原，應(yīng)選擇___（填字母編號(hào)）。

A．KMnO4溶液 B．K3[Fe(CN)6]溶液 C．KSCN溶液

（3）在反應(yīng)FeS2+7Fe2(SO4)3+8H2O=15FeSO4+8H2SO4中，有7molFe2(SO4)3參與反應(yīng)，有__電子轉(zhuǎn)移；

（4）FeSO4在一定條件下可制得FeS2(二硫化亞鐵)納米材料。該材料可用于制造高容量鋰電池，電池放電時(shí)的總反應(yīng)為4Li+FeS2=Fe +2Li2S，正極反應(yīng)式是___。

（5）FeSO4可轉(zhuǎn)化為FeCO3，FeCO3在空氣中加熱反應(yīng)可制得鐵系氧化物材料。FeCO3在空氣中加熱反應(yīng)生成Fe2O3的化學(xué)方程式是___。

Answer 1

【答案】Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O C 14mol FeS2+4e-=Fe +2S2- 4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2

【解析】

硫鐵礦燒渣用硫酸浸取，過(guò)濾后濾液中含有硫酸鐵、未反應(yīng)的硫酸，用活化硫鐵礦還原Fe3+后過(guò)濾，向?yàn)V液中加入FeCO3調(diào)節(jié)溶液pH，過(guò)濾后再通入空氣、調(diào)節(jié)溶液pH，除去溶液中雜質(zhì)離子，過(guò)濾濃縮結(jié)晶得到FeSO4晶體。

(1)H2SO4與Fe2O3反應(yīng)生成硫酸鐵與水，反應(yīng)離子方程式為：Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O；

(2) 檢驗(yàn)第Ⅱ步中Fe3+是否完全還原，即檢驗(yàn)還原后的溶液中是否存在Fe3+；KMnO4溶液、K3[Fe(CN)6]溶液可以檢驗(yàn)有Fe2+生成，而KSCN溶液用于檢驗(yàn)Fe3+，操作為：取第Ⅱ步反應(yīng)中溶液少許于試管中，滴加KSCN 溶液，若溶液不變紅色，說(shuō)明Fe3+完全被還原，故答案為：C；

(3)FeS2+7Fe2(SO4)3+8H2O═15FeSO4+8H2SO4中，FeS2中S元素的化合價(jià)由-1價(jià)升高為+6價(jià)，Fe2（SO4）3中Fe元素的化合價(jià)由+3價(jià)降低為+2價(jià)，由反應(yīng)可知，有7molFe2(SO4)3參與反應(yīng)時(shí)轉(zhuǎn)移14mol電子；

(4)電池放電時(shí)的總反應(yīng)為：4Li+FeS2=Fe+2Li2S，正極發(fā)生還原反應(yīng)，FeS2獲得電子生成Fe、S2-，正極電極反應(yīng)式為：FeS2+4e-=Fe+2S2-；

(5)FeCO3在空氣中加熱反應(yīng)生成Fe2O3的化學(xué)方程式是4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2。