Question

某课题组以硫铁矿烧渣（含Fe₂O₃、Fe₃O₄、Al₂O₃、CaO、SiO₂等）为原料制取软磁用Fe₂O₃（要求纯度>99.2%，CaO含量<0.01%）。其工艺流程如下(所加入试剂均稍过量)：

已知：生成氢氧化物的pH

	Al(OH)3	Fe(OH)2	Fe(OH)3
开始沉淀时	3.4	6.3	1.5
完全沉淀时	4.7	8.3	2.8

（1）滤渣A的主要成分是__________。

（2）在过程Ⅱ中可观察到产生少量气泡，溶液颜色慢慢变浅。能解释该实验现象的离子方程式有__________。反应后，可以用__________溶液检验说明Fe³⁺是否已经完全反应。

（3）在过程Ⅱ中，课题组对滤液A稀释不同倍数后,加入等质量的过量铁粉,得出Fe³⁺浓度、还原率和反应时间的关系如图所示：

结合上述实验结果说明：课题组选择稀释后c(Fe³⁺)为1.60mol/L左右的理由是______。

（4）在过程Ⅲ中，课题组在相同条件下，先选用了不同沉钙剂进行实验，实验数据见下表：

（已知：滤液B中钙的含量以CaO计为290—310mg/L）

沉钙剂	Na2SO3	H2C2O4	(NH4)2CO3	Na2CO3	NH4F
用量/g	2	2	2	5	2
剩余CaO/mg/L)	290	297	290	190	42

根据实验结果，选择适宜的沉钙剂，得到滤渣C的主要成分有__________。

（5）在过程Ⅳ中，反应温度需要控制在35℃以下，不宜过高，其可能的原因是__________。

（6）在过程Ⅴ中，反应的化学方程式是__________。

Answer

SiO2 Fe+2H+=Fe2++H2↑ Fe+2Fe3+=3Fe2+ KSCN c(Fe3+)在1.60mol/L左右时，反应速率更快，Fe3+的还原率更高 CaF2、Al(OH)3 温度过高，(NH4)2CO3易分解（其他合理答案） 4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2↑

【解析】硫铁矿烧渣(含Fe2O3、Fe3O4、Al2O3、CaO、SiO2等)用50%的硫酸溶解后，只有SiO2不溶，滤渣A为SiO2，滤液A中含有硫酸铁、硫酸亚铁、硫酸铝和硫酸钙，滤液A中加入铁粉将铁离子还原生成亚铁离子，过滤后，滤渣B主要含有过量的铁，滤液B中加入氨水，调节pH=6和沉钙剂，除去铝离子和钙离子，滤液C中加入(NH4)2CO3得到碳酸亚铁，在空气中灼烧得到氧化铁。

(1)根据上述分析，滤渣A的主要成分为SiO2，故答案为：SiO2；

(2)过程Ⅱ中加入铁粉，铁与过量的硫酸反应生成氢气，铁将铁离子还原，溶液颜色慢慢变浅，涉及的离子方程式有Fe+2H+=Fe2++H2↑ Fe+2Fe3+=3Fe2+，反应后，可以用KSCN溶液检验说明Fe3+是否已经完全反应，故答案为：Fe+2H+=Fe2++H2↑、Fe+2Fe3+=3Fe2+；KSCN；

(3)根据图像，c(Fe3+)在1.60mol/L左右时，反应速率更快，Fe3+的还原率更高，因此选择稀释后c(Fe3+)为1.60mol/L左右，故答案为：c(Fe3+)在1.60mol/L左右时，反应速率更快，Fe3+的还原率更高；

(4)根据表格数据可知，选择NH4F作沉钙剂，滤液B中钙的含量最低，因此滤渣C的主要成分有氢氧化铝和CaF2，故答案为：CaF2、Al(OH)3；

(5)在过程Ⅳ中，反应温度需要控制在35℃以下，不宜过高，因为温度过高，(NH4)2CO3易分解，故答案为：温度过高，(NH4)2CO3易分解；

(6)在过程Ⅴ中，碳酸亚铁被空气中的氧气氧化，反应的化学方程式为4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2↑，故答案为：4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2↑。