Question

工业生产硫酸的黄铁矿烧渣(主要成分为Fe₂O₃及少量的FeS、SiO₂、Cu、Au、Ag等)是工业三废之一，其综合利用是一条变废为宝的重要途径。

I.以黄铁矿烧渣为原料制备颜料铁红(Fe₂O₃)和回收(NH₄)₂SO₄的生产工艺流程如下图:

请回答下列问题:

(1)能提高“废渣溶解”速率的措施有______(写出一条即可)，“氧化”的目的是______________。 (2)(NH₄)₂Fe₆(SO₄)₄(OH)₁₂中Fe的化合价是__________________。

(3)该工艺流程图中，第二次加入氨水后，反应的离子方程式为________________________。

II.下图是以黄铁矿烧渣为原料制备颜料铁红的另外一种生产工艺流程:

(4)在滤液I中加入廉价的熟石灰，反应的化学方程式是___________________。

(5)“氧化”反应较多，其中FeS 可以看做被水溶液中Cl₂氧化，氧化后的溶液中滴加BaCl₂有不溶解于盐酸的白色沉淀生成，则水溶液中FeS 与Cl₂ 反应的离子方程式为________________。

(6)试剂X 为过量铁粉，其作用是________________________________。

Answer

将废渣粉碎、提高溶解温度等 将+2 价铁氧化为+3价铁 +3 3NH3·H2O+Fe3+=Fe(OH)3↓+3NH4+ Na2SiO3+Ca(OH)2=2NaOH+CaSiO3↓ 2FeS+9Cl2+8H2O=2Fe3++2SO42-+18C1—+16H+ 主要目的是把Cu2+还原为Cu，还可以还原Fe3+ 为Fe2+

【解析】I.黄铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3及少量的FeS、SiO2、Cu、Au、Ag等)用硫酸溶解后的溶液中含有硫酸铁和硫酸亚铁，将+2 价铁氧化为+3价铁氧化后，加入氨水，生成碱式硫酸铁铵沉淀，碱式硫酸铁铵沉淀用水溶解后的溶液中加入氨水，生成氢氧化铁沉淀，过滤后灼烧得到氧化铁；2次过滤后的滤液中主要含有硫酸铵，可以回收得到硫酸铵晶体。

(1)能提高“废渣溶解”速率的措施可以有将废渣粉碎、提高溶解温度、搅拌等，黄铁矿烧渣的主要成分为Fe2O3及少量的FeS、SiO2、Cu、Au、Ag等，溶解后 “氧化”过程中可以将+2 价铁氧化为+3价铁，故答案为：将废渣粉碎、提高溶解温度等；将+2 价铁氧化为+3价铁；

(2)(NH4)2Fe6(SO4)4(OH)12中NH4+、SO42-、OH-整体显+1价、-2价、-1价，根据正负化合价的代数和为0，Fe的化合价是+3价，故答案为：+3；

(3)第二次加入氨水后，反应的离子方程式为3NH3·H2O+Fe3+=Fe(OH)3↓+3NH4+，故答案为：3NH3·H2O+Fe3+=Fe(OH)3↓+3NH4+；

II.根据流程图，黄铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3及少量的FeS、SiO2、Cu、Au、Ag等)用氢氧化钠溶解，生成的溶液中含有硅酸钠，滤渣中含有Fe2O3及少量的FeS、Cu、Au、Ag等，滤渣用硫酸溶解，同时用次氯酸钠氧化生成的亚铁离子，滤渣中含有Au、Ag等，滤液中含有铁离子和铜离子，需要除去铜离子，为了不引入新杂质，需要加入铁粉将铜离子还原，得到的滤液为硫酸亚铁，加入氢氧化钠生成氢氧化亚铁，被空气中的氧气氧化生成氢氧化铁，灼烧得到氧化铁。

(4) 滤液I中含有硅酸钠，加入廉价的熟石灰，发生复分解反应，生成硅酸钙沉淀，反应的化学方程式为Na2SiO3+Ca(OH)2=2NaOH+CaSiO3↓，故答案为：Na2SiO3+Ca(OH)2 =2NaOH+CaSiO3↓；

(5)“氧化”反应较多，其中FeS 可以看做被水溶液中Cl2氧化，氧化后的溶液中滴加BaCl2有不溶解于盐酸的白色沉淀生成，说明生成了硫酸根离子，则水溶液中FeS 与Cl2 反应的离子方程式为2FeS+9Cl2+8H2O=2Fe3++2SO42-+18C1-+16H+，故答案为：2FeS+9Cl2+8H2O=2Fe3++2SO42-+18C1-+16H+；

(6)试剂X 为过量铁粉，目的是把Cu2+还原为Cu，还可以还原Fe3+ 为Fe2+，故答案为：把Cu2+还原为Cu，还可以还原Fe3+ 为Fe2+。