Question

三氯化铁在印刷、医药、颜料、污水处理以及有机合成催化剂方面有重要的应用。以硫铁矿（主要成分为FeS₂,杂质不与盐酸反应）为原料制备三氯化铁晶体（FeCl₃·6HO₂）的工艺流程如图所示：

回答下列问题：

（1）“焙烧”过程中，理论上1molFeS₂被氧化转移11mol电子，则该反应的氧化产物为_____________。

（2）“酸溶”_____________（填“能”或“不能”)用稀硫酸代替30%的盐酸，理由是_____________。

（3）现有试剂①稀盐酸②稀硫酸③稀硝酸④氯气⑤硫氰化钾溶液⑥高锰酸钾溶液⑦氢氧化钠溶液，为确认“酸溶”后的溶液中是否会含Fe²⁺，另取“焙烧”后的烧渣少许，用____________（从上述试剂中选择，填标号）溶解，将所得溶液滴入_____________从上述试剂中选择，填标号）中，若____________，则说明“酸溶”后的溶液中含Fe²⁺。

（4）从FeCl₃溶液中得到FeCl₃•6H₂O的操作包括____________、冷却结晶、过滤，该过程需保持盐酸过量，结合必要的离子方程式说明原因：____________。

（5）从FeCl₃•6H₂O中得到无水FeCl₃的操作方法为____________。

（6）若以a吨硫铁矿为原料，最终制得b吨FeCl₃•6H₂O，不计生产过程中的损失，则该硫铁矿FeS₂的含量为____________（用含a、b的代数式表示）。

Answer

Fe2O3、SO2 不能 用稀硫酸代替30%的盐酸，会引入SO42-，制得的产品不是三氯化铁晶体 ② ⑥ 高锰酸钾溶液褪色 蒸发浓缩 Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+,过量的盐酸能抑制Fe3+水解 在HCl气流中加热失去结晶水 ×100%

【解析】

根据焙烧的化学方程式4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2判断氧化产物；根据制备的产品判断不能用稀硫酸代替盐酸；根据Fe2+的性质来选取检验的试剂和实验现象；根据Fe3+易水解的性质制备无水FeCl3时应在HCl环境中进行；根据Fe元素守恒计算该硫铁矿FeS2的含量；据此解答。

（1）由1molFeS2被氧化转移11mol电子可知，“焙烧”过程中发生的反应为：4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2，由反应方程式可判断，Fe元素化合价由+2价失电子变为+3价，S元素化合价由-1价失电子变为+4价，则FeS2是还原剂，得到氧化产物，该反应的氧化产物为Fe2O3和SO2；答案为Fe2O3，SO2。

（2）在“酸溶”时不能用硫酸代替盐酸，因为最终制取的是氯化铁晶体(FeCl3•6H2O)，使用硫酸，会引入SO42-，得不到氯化铁晶体(FeCl3•6H2O)；答案为不能，用稀硫酸代替30%的盐酸，会引入SO42-，制得的产品不是三氯化铁晶体。

（3）检验“酸溶”后溶液中是否含有Fe2+，则酸溶不能选择稀硝酸，因为硝酸具有氧化性，会将Fe2+氧化成Fe3+，溶液中本就含有Fe3+，所以不能用硫氰化钾溶液和氯气以及氢氧化钠溶液检验Fe2+是否存在，则只有高锰酸钾溶液可以检验Fe2+是否存在，而高锰酸钾也可以氧化盐酸而发生褪色，所以“酸溶”应选用稀硫酸；答案为②，⑥，高锰酸钾溶液褪色。

（4）从FeCl3溶液中得到FeCl3•6H2O的操作步骤为加热浓缩、冷却结晶、过滤，因为铁离子很容易发生水解反应，即Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+，直接加热蒸干最终得到的是氧化铁，所以在加热浓缩时要保持盐酸过量，抑制铁离子发生水解反应；答案为加热浓缩，铁离子很容易发生水解反应Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+，过量的盐酸可以抑制Fe3+的水解反应。

（5）因为FeCl3•6H2O在加热过程中会发生FeCl3•6H2O=Fe(OH)3+3HCl↑+3H2O水解反应，为了抑制水解，需要在干燥的HCl气流中加热FeCl3•6H2O来得到无水FeCl3；答案为在HCl气流中加热失去结晶水。

（6）b吨FeCl3•6H2O中Fe元素的含量为m(Fe)=m(FeCl3•6H2O) ×=b吨×=吨，设硫铁矿FeS2的含量为x，a吨硫铁矿中Fe元素的含量为m(Fe)=a吨·x·=a吨·x·=吨，由Fe元素守恒得=，解之x= ×100%；答案为 ×100%。