Question

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

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為FeS₂+14Fe³⁺+8H₂O═15Fe²⁺+2SO₄^2-+16H⁺．
（1）反應Ⅰ中還原劑是FeS₂．
（2）濾渣的成分是二氧化硅（填名稱）．
（3）所得FeCO₃需充分洗滌，檢驗FeCO₃是否洗凈的方法是取少許最后一次洗滌液于試管中，滴加稀鹽酸，待無明顯現象后，再滴加BaCl₂溶液，若無白色沉淀生成，則表明已洗滌干凈．反之，則說明沒洗滌干凈．
（4）①配平反應Ⅱ的離子方程式：2Fe³⁺+1FeS₂=2S↓+3Fe²⁺．
②還原前后溶液中部分離子的濃度見表（溶液體積變化忽略不計）：

離子	離子濃度（mol?L-1）
	還原前	還原后
Fe2+	0.10	2.50
SO42-	3.50	3.70

則反應Ⅰ、Ⅱ中生成Fe²⁺的物質的量之比為5：3．

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）反應中元素化合價升高的失電子發生氧化反應做還原劑；
（2）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；
（3）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；
（4）①根據流程可知，“還原”時反應Ⅱ有硫產生，應為FeS₂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⁺的物質的量濃度，同時計算出生成的亞鐵離子的物質的量濃度，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中生成的Fe²⁺的物質的量之比，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）反應Ⅰ為FeS₂+14Fe³⁺+8H₂O═15Fe²⁺+2SO₄^2-+16H⁺，反應中硫元素化合價升高-1價變化為+6價，所以FeS₂做還原劑，
故答案為：FeS₂；
（2）過濾后濾液中含有硫酸鐵、硫酸亞鐵、未反應的硫酸，濾渣名稱為二氧化硅，故答案為：二氧化硅；
（3）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，所以操作為取少許最后一次洗滌液于試管中，滴加稀鹽酸，待無明顯現象后，再滴加BaCl₂溶液，若無白色沉淀生成，則表明已洗滌干凈．反之，則說明沒洗滌干凈，
故答案為：取少許最后一次洗滌液于試管中，滴加稀鹽酸，待無明顯現象后，再滴加BaCl₂溶液，若無白色沉淀生成，則表明已洗滌干凈．反之，則說明沒洗滌干凈；
（4）①根據流程可知，“還原”時反應Ⅱ有硫產生，應為FeS₂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，2Fe³⁺+FeS₂=2S↓+3Fe²⁺，
故答案為：2，1，2，3；
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0.9mol•L^-1，所以反應Ⅰ、Ⅱ中生成Fe²⁺的物質的量之比=物質的量濃度之比=1.5：0.9=5：3，
故答案為：5：3；

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，（4）中計算為易錯點、難點，能較好的考查學生分析計算能力，題目難度中等．