Question

工業上利用硫鐵礦燒渣（主要成分為Fe₂O₃、FeO、SiO₂等）為原料制備高檔顏料鐵紅（Fe₂O₃ ），具體生產流程如下：

試回答下列問題：
（1）濾液X中含有的金屬陽離子是

 

（填離子符號）．
（2）步驟Ⅲ中可選用

 

試劑調節溶液的pH（填字母）．
A．稀硝酸    B．氨水 C．氫氧化鈉溶液      D．高錳酸鉀溶液
（3）步驟Ⅳ中，FeCO₃ 達到沉淀溶解平衡時，室溫下測得溶液的pH為8，c（Fe²⁺）為1.0×10^-5mol?L^-1．試判斷所得FeCO₃ 中是否混有Fe（OH）₂

 

（填“是”或“否”），請通過簡單計算說明理由

 

 （已知：K_sp[Fe（OH）₂]=4.9×10^-17）．
（4）步驟Ⅳ的反應溫度一般需控制在35℃以下，其目的是

 

．
（5）在空氣中煅燒FeCO₃ 生成產品氧化鐵的化學方程式為

 

．

Answer 1

分析：（1）硫鐵礦燒渣主要成分為Fe₂O₃、FeO、SiO₂等，依據酸浸后鐵的氧化物和酸反應溶解，二氧化硅不與酸反應分析判斷；
（2）依據步驟Ⅱ加入過量鐵粉濾液中陽離子為亞鐵離子，步驟Ⅲ加入試劑調節溶液PH至5-6.5，試劑不能氧化亞鐵離子，不能是堿性強的溶液；
（3）依據濃度商和溶度積常數比較分析判斷，Q＜Ksp沉淀溶解，Q＞Ksp沉淀溶解，Q=Ksp沉淀溶解達到平衡；
（4）溫度過高碳酸氫銨會分解，溫度升高促進亞鐵離子的水解；
（5）空氣中煅燒碳酸亞鐵，是碳酸亞鐵和氧氣反應生成氧化鐵和二氧化碳，原子守恒配平寫出；

解答：解：（1）硫鐵礦燒渣主要成分為Fe₂O₃、FeO、SiO₂等，酸浸后鐵的氧化物和酸反應溶解，二氧化硅不與酸反應，氧化鐵溶解后生成鐵離子，氧化亞鐵溶解后生成亞鐵離子，故答案為：Fe²⁺、Fe³⁺；
（2）由步驟Ⅱ加入過量鐵粉濾液中陽離子為亞鐵離子，步驟Ⅲ加入試劑調節溶液pH至5-6.5，試劑不能氧化亞鐵離子，強堿性溶液會沉淀亞鐵離子，
A．稀硝酸具有氫氧化性能氧化亞鐵離子，故A不符合；   
B．氨水是弱堿，可以調節溶液PH，故B符合；
C．氫氧化鈉溶液 是強堿溶液，加入會沉淀亞鐵離子，故C不符合；     
D．高錳酸鉀溶液具有氫氧化性，能氧化亞鐵離子，故D不符合；
故選B；
（3）由濃度商和溶度積常數比較分析判斷，Q＜Ksp沉淀溶解，Q＞Ksp沉淀溶解，Q=Ksp沉淀溶解達到平衡，溶液中c（Fe²⁺）?c²（OH^-）=1.0×10^-5×（1×10^-6）²=1.0×10^-17＜K_sp[Fe（OH）₂]，故無Fe（OH）₂沉淀生成，
故答案為：否；溶液中c（Fe²⁺）?c²（OH^-）=1.0×10^-5×（1×10^-6）²=1.0×10^-17＜K_sp[Fe（OH）₂]，故無Fe（OH）₂沉淀生成；
（4）步驟Ⅳ的反應溫度一般需控制在35℃以下，溫度過高碳酸氫銨會分解，溫度升高促進亞鐵離子的水解，故答案為：防止NH₄HCO₃分解，減少Fe²⁺的水解；
（5）空氣中煅燒碳酸亞鐵，是碳酸亞鐵和氧氣反應生成氧化鐵和二氧化碳，由原子守恒配平后反應的化學方程式為4FeCO₃+O₂ 

高溫  .

 2Fe₂O₃+4CO₂，
故答案為：4FeCO₃+O₂ 

高溫  .

 2Fe₂O₃+4CO₂．

點評：本題考查了鐵及其化合物性質的分析應用，主要是流程分析理解和反應過程的判斷，題目難度中等．