Question

硫酸亚铁铵(NH₄)₂Fe(SO₄)₂•6H₂O又称莫尔盐，是浅绿色晶体。用硫铁矿(主要含FeS₂、SiO₂等)制备莫尔盐的流程如下：

已知：FeS₂与H₂SO₄不反应。相应物质的溶解度曲线如下图。

(1)FeS₂中S元素的化合价为______。

(2)硫铁矿焙烧的主反应是：4FeS₂+11O₂2Fe₂O₃+8SO₂，加快硫铁矿焙烧速率的措施有______(写两点即可)。

(3)加H₂SO₄酸浸，发生反应的离子方程式为______。

(4)“还原”时，Fe³⁺可通过反应Ⅰ、Ⅱ被FeS₂还原。反应Ⅰ为：FeS₂ +14Fe³⁺ +8H₂O===15Fe²⁺+ 2SO₄^2—+16H⁺反应Ⅱ的离子方程式为：______。

(5)得到莫尔盐晶体的操作是：蒸发浓缩、结晶、过滤、洗涤。结晶、过滤时选择的适宜温度为60℃，解释选择该温度的原因______。

(6)为证明所得莫尔盐晶体中含有Fe²⁺和NH₄⁺，实验方法是取其少量溶液于一支试管中，______，证明含有Fe²⁺和NH₄⁺。

Answer

－1 将硫铁矿粉碎、增大通入空气的量或提高焙烧温度 Fe2O3+ 6H+ = 2Fe3++3H2O FeS2 +2Fe3+ = 3Fe2++2S 60℃时，硫酸亚铁晶体的溶解度最大，硫酸铵较大，均比莫尔盐溶解度大，结晶时不宜析出，因此，选择60℃结晶、过滤，得到莫尔盐晶体的纯度更高 加入适量浓氢氧化钠溶液，溶液中的白色沉淀迅速变灰绿，最终变为红褐色(1分)；微热，用湿润的红色石蕊试纸接近试管口，观察到湿润的红色石蕊试纸变蓝(1分)，证明含有Fe2+和NH4+

【解析】

硫铁矿焙烧时，FeS2与氧气高温下反应生成氧化铁和二氧化硫；加入稀硫酸，稀硫酸与氧化铁反应生成硫酸铁和水；硫酸铁和FeS2反应生成硫酸亚铁、硫（或硫酸）；硫酸亚铁溶液与硫酸铵溶液按一定比例混合，经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得硫酸亚铁铵晶体。

（1）FeS2中Fe元素呈+2价，S元素呈—1价，故答案为：—1价；

（2）焙烧时，如果将硫铁矿粉碎，增大固体表面积，增加反应物的接触面积，可以加快硫铁矿焙烧速率；如果鼓入过量空气，增大氧气浓度，可以加快硫铁矿焙烧速率；如果升高温度，增大活化分子数，可以加快反应速率，故答案为：将硫铁矿粉碎、增大通入空气的量或提高焙烧温度；

（3）加H2SO4酸浸时，氧化铁与硫酸反应生成硫酸铁和水，反应的离子方程式为Fe2O3+ 6H+ = 2Fe3++3H2O。故答案为：Fe2O3+ 6H+ = 2Fe3++3H2O；

（4）由流程图可知，“还原”时，Fe3+和FeS2反应生成硫酸亚铁、硫（或硫酸），则反应Ⅱ为FeS2 +2Fe3+ = 3Fe2++2S，故答案为：FeS2 +2Fe3+ = 3Fe2++2S；

（5）由图可知，当温度为60℃时，硫酸亚铁晶体的溶解度最大，硫酸铵较大，均比莫尔盐溶解度大，结晶时不宜析出，因此，选择60℃结晶、过滤，得到莫尔盐晶体的纯度更高，故答案为：60℃时，硫酸亚铁晶体的溶解度最大，硫酸铵较大，均比莫尔盐溶解度大，结晶时不宜析出，因此，选择60℃结晶、过滤，得到莫尔盐晶体的纯度更高；

（6）Fe2+和NH4+均能与碱反应，Fe2+与氢氧化钠溶液反应，溶液中立即生成白色沉淀，白色沉淀迅速变灰绿，最终变为红褐色；NH4+微热与氢氧化钠溶液反应，生成能使红色石蕊试纸变蓝的气体，故答案为：加入适量浓氢氧化钠溶液，溶液中的白色沉淀迅速变灰绿，最终变为红褐色；微热，用湿润的红色石蕊试纸接近试管口，观察到湿润的红色石蕊试纸变蓝，证明含有Fe2+和NH4+。