Question

10．黃鐵礦既是硫礦又是鐵礦，因其呈黃色俗稱“愚人金”，是重要的工業原料．工業煅燒過程中常產生廢渣，廢渣成分主要含鐵的幾種氧化物和二氧化硅等，利用該廢渣可以制備高效凈水劑聚合硫酸鐵，工藝流程如圖：

（1）檢驗“酸溶”后的溶液中含有Fe²⁺，試劑是KMnO₄溶液．
（2）硫鐵礦燒渣在“酸溶”前要粉碎的主要目的是增大燒渣與硫酸的接觸面積，加快燒渣的溶解．
（3）廢鐵皮使用前要用純堿溶液浸泡，目的是洗去鐵表面油污．
（4）“酸溶”過程中Fe₂O₃溶解的化學反應方程式為Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O．
（5）“操作Ⅲ”系統操作名稱依次為蒸發濃縮（加熱濃縮）、冷卻結晶、過濾和洗滌．洗滌的方法是向漏斗里加入蒸餾水，使水沒過沉淀物，等水自然流完后，重復操作2～3次．
（6）加入適量H₂O₂的目的是氧化Fe²⁺，寫出H₂O₂氧化Fe²⁺為Fe³⁺的離子方程式：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．

Answer 1

分析 硫鐵礦燒渣（主要成分是Fe₃O₄、Fe₂O₃、FeO和二氧化硅），加硫酸加熱酸溶，水浸，過濾出不溶于酸的二氧化硅，濾液中含有硫酸鐵和硫酸亞鐵，加廢鐵皮，Fe與三價鐵離子反應生成亞鐵離子，過濾去除多余的鐵，濾液為硫酸亞鐵溶液，然后蒸發濃縮、冷卻結晶，得到硫酸亞鐵晶體，晶體中加稀硫酸、雙氧水得到聚合硫酸鐵，
（1）Fe²⁺具有還原性，可與KMnO₄發生氧化還原反應；
（2）增大燒渣固體與硫酸的接觸的表面積，可加快反應速率；
（3）堿性條件下，有利于油脂的水解；
（4）Fe₂O₃溶于硫酸生成硫酸鐵和水；
（5）由溶液得到晶體FeSO₄•7H₂O，需蒸發濃縮、冷卻結晶，洗滌的操作方法是向漏斗里加入蒸餾水，使水面沒過沉淀物，等水自然流完后，重復操作2-3次；
（6）酸性條件下H₂O₂氧化Fe²⁺為Fe³⁺，同時雙氧水被還原生成水．

解答 解：硫鐵礦燒渣（主要成分是Fe₃O₄、Fe₂O₃、FeO和二氧化硅），加硫酸加熱酸溶，水浸，過濾出不溶于酸的二氧化硅，濾液中含有硫酸鐵和硫酸亞鐵，加廢鐵皮，Fe與三價鐵離子反應生成亞鐵離子，過濾去除多余的鐵，濾液為硫酸亞鐵溶液，然后蒸發濃縮、冷卻結晶，得到硫酸亞鐵晶體，晶體中加稀硫酸、雙氧水得到聚合硫酸鐵，
（1）“酸溶”后的溶液中含有Fe³⁺和Fe²⁺，Fe²⁺具有還原性，所以檢驗Fe²⁺試劑是KMnO₄ 溶液，現象是紫紅色褪去，
故答案為：KMnO₄溶液；
（2）硫鐵礦燒渣在“酸溶”前要粉碎的主要目的是增大燒渣固體與硫酸的接觸的表面積，加快燒渣的溶解速率，
故答案為：增大燒渣與硫酸的接觸面積，加快燒渣的溶解；
（3）堿性條件下，有利于油脂的水解，廢鐵皮使用前要用純堿溶液浸泡，目的是洗去鐵表面油污，
故答案為：洗去鐵表面油污；
（4）Fe₂O₃溶于硫酸生成硫酸鐵和水，反應的化學方程式為：Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O；
故答案為：Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O；
（5）操作Ⅲ的目的是由溶液得到晶體FeSO₄•7H₂O，需蒸發濃縮、冷卻結晶，洗滌的操作方法是向漏斗里加入蒸餾水，使水面沒過沉淀物，等水自然流完后，重復操作2-3次，
故答案為：蒸發濃縮（加熱濃縮）、冷卻結晶；向漏斗里加入蒸餾水，使水沒過沉淀物，等水自然流完后，重復操作2～3次；
（6）酸性條件下H₂O₂氧化Fe²⁺為Fe³⁺，同時雙氧水被還原生成水，其反應的離子方程式為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．

點評 本題考查制備實驗方案的設計與評價，為高頻考點和常見題型，題目難度中等，準確的分析流程、明確鐵及其化合物的性質是解題的關鍵，側重學生分析能力和創新能力的培養．