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：K_sp[Fe（OH）₂]=4.8×10^-16）
（6）步驟Ⅵ中發(fā)生反應的化學反應方程式為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，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放出氫氣，發(fā)生的離子方程式為2H⁺+Fe=Fe²⁺+H₂↑，2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，向反應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)生反應的化學反應方程式為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)重于學生分析能力、實驗能力和綜合運用化學知識能力的考查，為高考常見題型，題目難度中等，注意根據(jù)實驗流程以及相關物質(zhì)的性質(zhì)解答該題．