Question

【題目】以赤鐵礦（主要成分為60.0%Fe2O3,雜質有3.6%FeO，Al2O3，MnO2，CuO等）為原料制備高活性鐵單質的主要生產流程如圖所示：

已知部分陽離子以氫氧化物形式完全沉淀時溶液的pH如表所示, 請回答下列問題：

沉淀物	Fe(OH)3	Al(OH)3	Fe(OH)2	Cu(OH)2
pH	3.4	5.2	9.7	6.7

（1）將操作Ⅰ后所得的MnO2與KClO3、KOH溶液混合共熱,可得到K2MnO4,此反應的化學方程式是____________________________。

（2）將pH控制在3.6的目的是_______。已知25℃時,Ksp[Cu(OH)2]=2×10-20,該溫度下反應Cu2++2H2OCu(OH)2+2H+的平衡常數K=_______。

（3）加入雙氧水時反應的離子方程式為_______。

（4）利用氨氣在500℃以上分解得到的氮原子滲透到鐵粉中可制備氮化鐵（FexNy），若消耗氨氣17.0g，消耗赤鐵礦石1Kg,寫出該反應完整的化學方程式：_______________。

Answer 1

【答案】 3MnO2+KClO3+6KOH3K2MnO4+KCl+3H2O 使Fe3+完全沉淀而其他離子不沉淀 5.0×10-9 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O 16Fe+2NH32Fe8N+3H2

【解析】分析：赤鐵礦（主要成分為60.0%Fe2O3,雜質有3.6%FeO，Al2O3，MnO2，CuO等）加稀硫酸溶解，金屬氧化物轉化為金屬陽離子，二氧化錳不溶，再加雙氧水把亞鐵離子氧化為鐵離子，調節PH=3.6生成氫氧化鐵沉淀，過濾，灼燒氫氧化鐵生成氧化鐵，再用氫氣還原得鐵單質，結合有關物質的性質和問題解答該題。

詳解：（1）MnO2與KClO3、KOH溶液混合共熱，可得到K2MnO4，錳元素化合價升高，則氯元素化合價降低，產物有氯化鉀，根據電子得失守恒和原子守恒可知反應的化學方程式為3MnO2+KClO3+6KOH3K2MnO4+KCl+3H2O；

（2）根據表中數據可知，為保證鐵離子全部沉淀的pH大于3.4，但為了不使其他金屬離子沉淀，pH不能太大，即將pH控制在3.6的目的是使Fe3+完全沉淀而其他離子不沉淀；反應Cu2++2H2OCu(OH)2+2H+的平衡常數K＝c2(H+)/c(Cu2+)＝c2(OH-)·c2(H+)/c2(OH-)·c(Cu2+)＝K2w/Ksp[Cu(OH)2]＝10-28/2×10-20＝5×10-9；

（3）雙氧水氧化亞鐵離子，反應的離子方程式為2Fe2++H2O2+2H+＝2Fe3++2H2O；

（4）1kg赤鐵礦石含鐵的物質的量為，氨氣的物質的量為17g÷17g/mol＝1mol，鐵和氨氣的物質的量之比是8：1，生成的氮化鐵為Fe8N，根據質量守恒定律可知該反應的化學方程式為16Fe+2NH32Fe8N+3H2。