Question

【題目】聚硅酸鐵是將鐵離子引入到活性硅酸而制得的復合型混凝劑。用廢鐵皮(主要成分Fe和Fe3O4，少量碳)為原料制備的流程如下：

(1)廢鐵渣進行“粉碎”的目的是_________________。

(2)在實驗室進行過濾操作時，所用到玻璃儀器有___________________________。

(3)“酸浸”需適宜的酸濃度、液固比、酸浸溫度、氧流量等條件，其中酸浸溫度對鐵浸取率的影響如下表所示：

溫度(℃)	40	60	80	100	120
鐵浸取率(%)	50	62	79	92	83

已知：在一定溫度下，Fe3+在pH=2開始沉淀，pH=3.7沉淀完全。

①酸浸時應(yīng)控制溶液的pH___________

②酸浸時通入O2的目的是_______________________________。

③當酸浸溫度超過100℃時，鐵浸取率反而減小，其原因是__________________________。

(4)濾渣的主要成分為____________________________(填化學式)。

(5)“Fe3+濃度檢測”是先用SnCl2將Fe3+還原為Fe2+；在酸性條件下，再用K2Cr2O7標準溶液滴定Fe2+(Cr2O72－被還原為Cr3+)，該滴定反應(yīng)的離子方程式為_________________________；

已知稱取2.60 g聚硅酸鐵產(chǎn)品，加入硫酸，再加入足量SnCl2，用0.2000 mol/L K2Cr2O7標準溶液滴定，消耗K2Cr2O7溶液的體積為20.00 mL，則聚硅酸鐵產(chǎn)品中鐵元素的百分含量為_____________________(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。

Answer 1

【答案】減小顆粒直徑，增大浸取時的反應(yīng)速率和提高鐵浸取率 燒杯、漏斗、玻璃棒 <2 氧化Fe2+為Fe3+ 溫度超過100℃時，Fe3+水解反應(yīng)速率明顯加快，導致Fe3+濃度降低 C Cr2O72- + 6Fe2+ + 14H+ = 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O 52%

【解析】

主要成分為Fe和Fe3O4、少量碳的廢鐵皮粉碎后用工業(yè)硫酸溶解，同時通入氧氣，其中C不溶于稀硫酸，過濾后所得濾渣為C，而濾液中主要含有Fe3+，經(jīng)檢測Fe3+后，再加入聚硅酸，靜置后即可得聚硅酸鐵；

(1)對廢鐵渣進行粉碎的目的：減小顆粒直徑，增大浸取時的反應(yīng)速率和提高鐵浸取率，故答案為：減小顆粒直徑，增大浸取時的反應(yīng)速率和提高鐵浸取率；

(2)在實驗室進行過濾操作時，要用漏斗過濾，玻璃棒引流，燒杯接濾液，所以要用到的玻璃儀器有：燒杯、漏斗、玻璃棒，故答案為：燒杯、漏斗、玻璃棒；

(3)①因Fe3+在pH=2 開始沉淀，pH=3.7 沉淀完全，則酸浸時應(yīng)調(diào)節(jié)溶解的pH＜2，防止溶液pH≥2時將有部分Fe3+沉淀損失，故答案為：＜2；pH≥2時將有部分Fe3+沉淀損失；

②酸浸時有亞鐵離子生成，通入氧氣能將亞鐵離子氧化為鐵離子，故答案為：氧化Fe2+為Fe3+

③鐵離子在水溶液中存在水解，溫度升高有利于水解反應(yīng)的進行，溫度超過100℃明顯加快了Fe3+水解反應(yīng)的速率，導致Fe3+濃度降低，故答案為：溫度超過100℃明顯加快了Fe3+水解反應(yīng)的速率，導致Fe3+濃度降低；

(4)廢鐵皮(主要成分Fe和Fe3O4，少量碳)，在通氧氣的條件下，用硫酸酸浸，Fe和Fe3O4與硫酸反應(yīng)，而碳不溶解，過濾后濾渣的主要成分為碳，故答案為：C；

(5)在酸性條件下，用K2Cr2O7標準溶液滴定Fe2+(Cr2O72-被還原為Cr3+)，則亞鐵離子被氧化為鐵離子，發(fā)生的離子方程式為：Cr2O72- + 6Fe2+ + 14H+ = 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O；由方程式可知，n(Fe2+)=6n(Cr2O72-)=6×0.2000 mol/L×0.020L，則鐵元素的百分含量為×100% ≈52%，故答案為：Cr2O72- + 6Fe2+ + 14H+ = 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O；52%。