Question

（14分）工业上利用硫铁矿烧渣（主要成分为Fe₃O₄、Fe₂O₃、FeO、SiO₂）为原料制备高档颜料——铁红（Fe₂O₃），具体生产流程如下：

试回答下列问题：

（1）“酸溶”过程中Fe₃O₄发生反应的离子反应方程式为                       ；

（2）实验室实现“步骤Ⅱ”中分离操作所用的玻璃仪器有                、玻璃棒和烧杯等；步骤Ⅳ中应选用                试剂调节溶液的pH（填字母编号）。

A．稀硝酸      B．氢氧化钠溶液      C．高锰酸钾溶液      D．氨水

（3）检验步骤Ⅲ已经进行完全的试剂是                     ；

（4）步骤Ⅴ的反应温度一般需控制在35℃以下，其目的是                    ；

（5）步骤Ⅵ中发生反应的化学反应方程式为                         ；

（6）步骤Ⅴ中，FeCO₃达到沉淀溶解平衡时，若室温下测得溶液的pH为8．5，c（Fe²⁺）＝1×10^-6 mol·L^-1。试判断所得的FeCO₃中是否含有Fe（OH）₂            （填“是”或“否”），请通过简单计算说明理由。

（已知：K_sp[Fe（OH）₂]＝4．9×10^-17）；

（7）欲测定硫铁矿矿渣中Fe元素的质量分数，称取ag样品，充分“酸溶”、“水溶”后过滤，向滤液中加入足量的H₂O₂，充分反应后加入NaOH溶液至不再继续产生沉淀，经过滤、洗涤、灼烧至固体恒重，冷却后称得残留固体bg，测得该样品中Fe元素的质量分数为             。

Answer

（14分）

（1）Fe3O4＋8H＋＝2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O（2分）

（2）漏斗（1分）D（1分）

（3）KSCN溶液（或其他合理答案）（1分）

（4）防止NH4HCO3分解，减少Fe2+的水解（2分）

（5）4FeCO3 + O22Fe2O3 + 4CO2 （2分）

（6）否（1分）溶液中c（Fe2+）·c（OH－）2＝1×10－6×（1×10－5．5）2 ＝1×10－17＜Ksp[Fe（OH）2]＝4．9×10-17，故无Fe（OH）2沉淀生成（2分）

（7）7b/10a（2分）

【解析】

试题分析：（1）“酸溶”过程中Fe3O4与稀硫酸反应生成Fe2（SO4）3、FeSO4、H2O，所以离子方程式为：Fe3O4＋8H＋＝2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O。

（2）通过“步骤Ⅱ”可得到滤液X，则步骤Ⅱ为过滤，过滤用到的玻璃仪器除了玻璃棒和烧杯外，还需要漏斗；步骤Ⅳ调高PH值至5～6．5，需要加入碱，氢氧化钠会和Fe2+离子发生反应生成沉淀，所以应选用弱碱氨水，故答案为D。

（3）步骤III的作用是加入了铁粉，Fe还原溶液的Fe3+转化为Fe2+，所以检验步骤Ⅲ已经进行完全的试剂是KSCN溶液。

（4）因为NH4HCO3受热易分解，而且水解反应为吸热反应，温度升高，水解程度增大，所以步骤Ⅴ的反应温度一般需控制在35℃以下，其目的是：防止NH4HCO3分解，减少Fe2+的水解。

（5）煅烧FeCO3生成Fe2O3，FeCO3是还原剂，则氧化剂是空气中的O2，根据元素守恒和氧化还原反应原理，另一生成物为CO2，所以化学方程式为：4FeCO3 + O22Fe2O3 + 4CO2。

（6）溶液的pH为8．5，则c（H+）=108．5mol•L‾1，c（OH‾）=Kw/ c（H+）=10-14/108．5 mol•L‾1=10－5．5 mol•L‾1，所以溶液中c（Fe2+）·c（OH－）2＝1×10－6×（1×10－5．5）2 ＝1×10－17＜Ksp[Fe（OH）2]＝4．9×10-17，故无Fe（OH）2沉淀生成。

（7）最后所得残留固体为Fe2O3，根据Fe元素守恒，样品中的Fe元素质量为：bg×112/160=7b/10，则该样品中Fe元素的质量分数为7b/10a。

【考点定位】考查化学流程的分析、基本仪器与基本操作、方程式的书写、Ksp的应用、化学计算。

【名师点晴】对近年的高考试题进行分析，不难发现，无机化合物的制备试题很多都是将化学工艺或化学工业生产及最新科技成果融入其中，来考查考生的综合能力。这类试题一般都是比较大型的推断、实验设计和探究类试题，这是高考中一个重要的热点。统览整体、截段分析是做“化工流程”题的主要方法。统览整体就是对一些线型工艺流程试题，对比分析流程图中原料与产品之间的关系，弄清生产过程中原料转化为产品的基本原理和除杂、分离、提纯产品的化学工艺，然后再结合题设的问题，逐一推敲解答。截段分析就是针对题目所涉及的问题在流程中的呈现位置进行截段，做重点分析，分析时，也要注意“前扯后挂”，不要“断章取义”。 解题时首先要明确原料和产品（包括副产品），即箭头进出方向，其次依据流程图分析反应原理，紧扣信息，搞清流程中每一步发生了什么反应——知其然，弄清有关反应原理，明确目的（如沉淀反应、除杂、分离）——知其所以然，最后联系储存的知识，有效地进行信息的利用，准确表述和工整书写。由于工艺流程常与溶液的配制、物质的分离及定量测定等基本操作有机结合起来，所以只有复习时牢固掌握实验基础知识，才能有效结合题中的信息，准确答题。