Question

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。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

（1） Fe3O4 +8H+ =Fe2+ +2Fe3+ +4H2O； （2） 漏斗；D；（3） KSCN溶液；

（4） 防止NH4HCO3分解，减少Fe2+的水解；（5） 4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2；

（6） 否；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）7b/10a。

【解析】

试题分析：硫铁矿烧渣加入硫酸后金属氧化物反应生成硫酸亚铁、硫酸铁，酸性氧化物SiO2不能发生反应，过滤后得到的滤渣为二氧化硅，滤液中加入过量铁粉，硫酸铁发生反应生成硫酸亚铁溶液，调节pH后加入碳酸氢铵溶液，可生成碳酸亚铁固体，经洗涤、干燥，在空气中灼烧时发生分解，且与空气中的氧气发生氧化还原反应，可生成氧化铁。（1）酸溶过程中四氧化三铁和酸反应生成亚铁离子、铁离子和水，“酸溶”过程中Fe3O4发生反应的离子方程式为Fe3O4 +8H+ =Fe2+ +2Fe3+ +4H2O；（2）根据分析可知，步骤Ⅱ为过滤，过滤操作所用的玻璃仪器有漏斗、玻璃棒和烧杯等，步骤Ⅳ中调节pH值的试剂要能与酸反应且不引入新的杂质，由于加入了NH4HCO3溶液，所以溶液中含有NH4+，故用氨水较好，选项D正确；（3）步骤Ⅲ是将铁离子还原成亚铁离子，检验步骤Ⅲ已经进行完全，即溶液中没有铁离子，可以用KSCN溶液；（4）步骤Ⅴ是加入碳酸氢铵产生碳酸亚铁溶液，温度过高，亚铁离子水解程度增大，同时加入的碳酸氢铵不稳定，受热容易分解，所以温度一般需控制在35℃以下；（5）步骤Ⅵ中发生反应为碳酸亚铁在空气中与氧气发生氧化还原反应，可生成氧化铁，反应方程式为4FeCO3+ O22Fe2O3+4CO2；（6）由题中数据可知，溶液中c（Fe2+）•c2(OH-)=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）根据题意，最后称得残留固体bg为氧化铁，则铁元素的质量为(112÷160)×bg=0.7bg，根据铁元素守恒可知样品中铁元素的质量为0.7bg，所以样品中Fe元素的质量分数为0.7b÷a=7b/10a。

考点：考查铁元素的单质及化合物的知识。