Question

12．某硫酸廠產生的燒渣（主要含Fe₂O₃、FeO，還有一定量的SiO₂）可用于制備FeCO₃，其流程如下：

已知：“還原”時，FeS₂與H₂SO₄不反應，Fe³⁺通過反應Ⅰ、Ⅱ被還原，其中反應Ⅰ如下：
FeS₂+14Fe³⁺+8H₂O=15Fe²⁺+2SO₄^2-+16H⁺
（1）加入FeS₂還原后，檢驗Fe³⁺是否反應完全的試劑為KSCN溶液．
（2）所得FeCO₃需充分洗滌，檢驗是否洗凈的方法是取最后一次洗滌濾液，滴加氯化鋇溶液，看溶液是否有沉淀，若無沉淀，則已經洗滌干凈．“沉淀”時，pH不宜過高，否則制備的FeCO₃中可能混有的雜質是氫氧化鐵．
（3）①寫出“還原”時反應Ⅱ的離子方程式：2Fe³⁺+S^2-=2Fe²⁺+S↓．
②“還原”前后溶液中部分離子的濃度見下表（溶液體積變化或略不計）：

離子	離子濃度（mol•L-1）
	還原前	還原后
Fe2+	0.10	2.5
SO42-	3.5	3.7

請計算反應Ⅰ、Ⅱ中被還原的Fe³⁺的物質的量之比（寫出計算過程）．

Answer 1

分析 燒渣（主要含Fe₂O₃、FeO，還有一定量的SiO₂）用硫酸浸取，過濾后濾液中含有硫酸鐵、硫酸亞鐵、未反應的硫酸，濾渣為二氧化硅，用二硫化亞鐵礦還原Fe³⁺后過濾，得濾液中含有硫酸亞鐵，向濾液中加入碳酸銨，過濾得碳酸亞鐵，濾液中有硫酸銨，
（1）檢驗Fe³⁺常用KSCN溶液，看溶液是否呈血紅色；
（2）過濾得碳酸亞鐵，濾液中有硫酸銨，所以檢驗FeCO₃是否洗凈，就是檢驗洗滌濾液中是否有硫酸根離子；“沉淀”時，pH過高時溶液中的亞鐵離子會生成氫氧化亞鐵，進而生成氫氧化鐵，據此答題；
（3）①根據流程可知，“還原”時反應Ⅱ有硫產生，應為硫離子與鐵離子之間的氧化還原反應，據此書寫反應的離子方程式；
②根據表可知，反應Ⅰ中生成的硫酸根的濃度為0.2mol•L^-1，據此計算出反應Ⅰ中被還原的Fe³⁺的物質的量，同時計算出生成的亞鐵離子的濃度，兩個反應中共生成的亞鐵離子的濃度為2.4mol•L^-1，可求得反應Ⅱ中生成的亞鐵離子，進而計算出Ⅰ、Ⅱ中被還原的Fe³⁺的物質的量濃度，據此答題．

解答 解：燒渣（主要含Fe₂O₃、FeO，還有一定量的SiO₂）用硫酸浸取，過濾后濾液中含有硫酸鐵、硫酸亞鐵、未反應的硫酸，濾渣為二氧化硅，用二硫化亞鐵礦還原Fe³⁺后過濾，得濾液中含有硫酸亞鐵，向濾液中加入碳酸銨，過濾得碳酸亞鐵，濾液中有硫酸銨，
（1）檢驗Fe³⁺常用KSCN溶液，看溶液是否呈血紅色，所以檢驗Fe³⁺是否反應完全的試劑為KSCN溶液，
故答案為：KSCN溶液；
（2）過濾得碳酸亞鐵，濾液中有硫酸銨，所以檢驗FeCO₃是否洗凈，就是檢驗洗滌濾液中是否有硫酸根離子，所以操作為取最后一次洗滌濾液，滴加氯化鋇溶液，看溶液是否有沉淀，若無沉淀，則已經洗滌干凈，“沉淀”時，pH過高時溶液中的亞鐵離子會生成氫氧化亞鐵，進而生成氫氧化鐵，
故答案為：取最后一次洗滌濾液，滴加氯化鋇溶液，看溶液是否有沉淀，若無沉淀，則已經洗滌干凈；氫氧化鐵；
（3）①根據流程可知，“還原”時反應Ⅱ有硫產生，應為硫離子與鐵離子之間的氧化還原反應，反應的離子方程式為2Fe³⁺+FeS₂=3Fe²⁺+2S↓，
故答案為：2Fe³⁺+FeS₂=3Fe²⁺+2S↓；
②根據表可知，反應Ⅰ中生成的硫酸根的濃度為0.2mol•L^-1，據反應FeS₂+14Fe³⁺+8H₂O=15Fe²⁺+2SO₄^2-+16H⁺可知，反應Ⅰ中被還原的Fe³⁺的物質的量濃度為1.4mol•L^-1，同時計算出生成的亞鐵離子的濃度為1.5mol•L^-1，兩個反應中共生成的亞鐵離子的濃度為2.4mol•L^-1，所以反應Ⅱ中生成的亞鐵離子濃度為0.9mol•L^-1，根據2Fe³⁺+S^2-=2Fe²⁺+S↓可知，Ⅱ中被還原的Fe³⁺的物質的量濃度為0.6mol•L^-1，所以反應Ⅰ、Ⅱ中被還原的Fe³⁺的物質的量之比為1.4mol•L^-1：0.6mol•L^-1=7：3，
答：反應Ⅰ、Ⅱ中被還原的Fe³⁺的物質的量之比為7：3．

點評 本題以化學工藝流程為載體，考查離子方程式書寫、離子檢驗、熱化學方程式書寫、化學計算等，需要學生熟練掌握元素化合物知識，（3）中計算為易錯點、難點，能較好的考查學生分析計算能力．