Question

用磁铁矿（主要成分Fe₃O₄、含Al₂O₃和SiO₂等杂质），制取FeCO₃的工艺流程如下：

（1）“酸浸”时Fe₃O₄发生反应的离子反应方程式为  _______  。

（2）“酸浸”过程中加入过量硫酸的目的是  _______  和  _______  。

（3）当溶液中金属离子浓度小于10^－5mol·L^－1时，则认为金属离子沉淀完全。若还原反应后溶液中c（Fe^2＋）＝0.1 mol·L^－1，则常温下加入20%氨水应调pH的范围为  _______  。｛已知：K_sp[Fe（OH）₂]＝1×10^－17，K_sp[Al（OH）₃]＝1×10^－32｝

（4）“过滤1”所得滤渣除Fe、Al（OH）₃外还有  _______  。

（5）“沉铁”反应的离子方程式为：  _______  。

（6）若将“沉淀”试剂NH₄HCO₃改成Na₂CO₃，则溶液的混合方式为  _______  （填字母）。

A 向“过滤1”的滤液中滴加Na₂CO₃溶液，并充分搅拌

B 向Na₂CO₃溶液中滴加“过滤1”的滤液，并充分搅拌

C “过滤1”的滤液和Na₂CO₃溶液同时加入，并充分搅拌

Answer

Fe3O4＋8H+=Fe2+＋2Fe3+＋4H2O 提高磁铁矿的浸取率 抑制Fe3+等金属离子水解 5～8 SiO2 Fe2+＋2HCO3-=FeCO3↓＋CO2↑＋H2O A

【解析】

根据题给信息分析流程可知，磁铁矿加硫酸酸浸，Fe3O4、Al2O3溶解，溶液中含金属离子为 Fe2+、Fe3+和Al3+，加入Fe使Fe3+还原为 Fe2+，过滤后的溶液加入NH4HCO3生成FeCO3沉淀，过滤后的产品。

(1)Fe3O4 可表示为FeO∙Fe2O3，含二价铁和三价铁，“酸浸”时Fe3O4发生反应的离子反应方程式为Fe3O4+8H+=Fe2++2Fe3++4H2O。答案为：Fe3O4+8H+=Fe2++2Fe3++4H2O

(2)为提高磁铁矿的浸取率，“酸浸”过程中需加入过量的硫酸，硫酸同时还能抑制Fe3+等金属离子水解，防止因水解沉淀损失铁元素。答案为：提高磁铁矿的浸取率；抑制Fe3+等金属离子水解

(3)加入20%氨水调节pH的目的是使Al3+完全沉淀，而 Fe2+不沉淀。 Fe2+浓度为10-5mol·L-1且饱和时，Ksp[Fe(OH)2]＝1×10-17=10-5mol·L-1×c2(OH-)，解得c(OH-)=10-6，pH=8；Al3+浓度为10-5mol·L-1且饱和时，Ksp[Al(OH)3]＝1×10-32=10-5mol·L-1×c2(OH-)，解得c(OH-)=10-9，pH=5。所以应控制pH为5～8。答案为：5～8

(4)SiO2 不能被硫酸溶解，所以“过滤1”所得滤渣除Fe、Al(OH)3外还有SiO2。答案为：SiO2

(5)根据题意及流程图，“沉铁”反应产生FeCO3和CO2，离子方程式为：Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+CO2↑+H2O。答案为：Fe2++2HCO3- =FeCO3↓+CO2↑+H2O

(6)为防止溶液碱性过强生成Fe(OH)2等其它沉淀，应向“过滤1”的滤液中滴加Na2CO3溶液，使Fe2+一直处于碱性不强的环境，生成FeCO3沉淀，所以A正确，B和C方式碱性过强，不可取。答案为：A