Question

20．工業(yè)上常采用煅燒黃鐵礦來制備SO₂，同時(shí)產(chǎn)生燒渣．燒渣的主要成分是含鐵的氧化物和二氧化硅等，利用燒渣制備高效凈水劑聚合硫酸鐵可以達(dá)到資源綜合利用的目的．其工藝流程如圖：

（1）檢驗(yàn)“反應(yīng)I”后的溶液中是否含有Fe³⁺的試劑是KSCN溶液．
（2）濾渣I的主要成分是SiO₂．
（3）“操作III”中具體的方法依次為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾和洗滌．
（4）加入適量H₂O₂的目的是將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，氧化時(shí)需控制反應(yīng)溫度為50～60℃的原因是溫度低，反應(yīng)速率慢
溫度高，H₂O₂分解加快，導(dǎo)致氧化劑用量增加．
（5）生成聚合硫酸鐵的過程是先水解再聚合，聚合的化學(xué)方程式為mFe₂（OH）_n（SO₄）${\;}_{（3-\frac{n}{2}）}$?[Fe₂（OH）_n（SO₄）${\;}_{（3-\frac{n}{2}）}$]_m請寫出水解的化學(xué)方程式Fe₂（SO₄）₃+nH₂O?Fe₂（OH）_n（SO₄Fe₂（SO₄）₃+nH₂O?Fe₂（OH）_n（SO₄）_（3-$\frac{n}{2}$_）+$\frac{n}{2}$H₂SO₄）（3-$\frac{n}{2}$）₊$\frac{n}{2}$H₂SO₄．

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，F(xiàn)e與三價(jià)鐵離子反應(yīng)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(fā)濃縮、冷卻結(jié)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）鐵離子的檢驗(yàn)方法是遇到KSCN溶液會變紅色；
（2）分析可知濾渣Ⅰ是二氧化硅；
（3）由溶液得到晶體FeSO₄•7H₂O，需蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，過濾和洗滌；
（4）氧化時(shí)需控制反應(yīng)溫度為50～60℃的原因是溫度過低反應(yīng)速率小，溫度過高過氧化氫會發(fā)生分解；
（5）硫酸鐵水解生成Fe₂（OH）_n（SO₄）（3-$\frac{n}{2}$）結(jié)合原子守恒配平書寫水解化學(xué)方程式；

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，F(xiàn)e與三價(jià)鐵離子反應(yīng)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(fā)濃縮、冷卻結(jié)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）檢驗(yàn)“反應(yīng)I”后的溶液中是否含有Fe³⁺的試劑是KSCN溶液，鐵離子遇到KSCN溶液變血紅色，怎么鐵離子的存在，
故答案為：KSCN溶液；
 （2）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，濾渣I的主要成分是SiO₂，
故答案為：SiO₂；
（3）操作III”中是由溶液得到晶體FeSO₄•7H₂O，具體的方法依次為需蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，過濾和洗滌，
故答案為：蒸發(fā)濃縮（或加熱濃縮）； 冷卻結(jié)晶；
（4）加入適量H₂O₂的目的是將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，氧化時(shí)需控制反應(yīng)溫度為50～60℃的原因是為了加快反應(yīng)速率，防止過氧化氫分解，因?yàn)闇囟鹊停�反�?yīng)速率慢；溫度高，H₂O₂分解加快，導(dǎo)致氧化劑用量增加，
故答案為：溫度低，反應(yīng)速率慢；溫度高，H₂O₂分解加快，導(dǎo)致氧化劑用量增加；
（5）生成聚合硫酸鐵的過程是先水解再聚合，聚合的化學(xué)方程式為mFe₂（OH）_n（SO₄）${\;}_{（3-\frac{n}{2}）}$?[Fe₂（OH）_n（SO₄）${\;}_{（3-\frac{n}{2}）}$]_m，水解的化學(xué)方程式為：Fe₂（SO₄）₃+nH₂O?Fe₂（OH）_n（SO₄）_（3-$\frac{n}{2}$_）+$\frac{n}{2}$H₂SO₄，
故答案為：Fe₂（SO₄）₃+nH₂O?Fe₂（OH）_n（SO₄）_（3-$\frac{n}{2}$_）+$\frac{n}{2}$H₂SO₄．

點(diǎn)評 本題考查制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評價(jià)，為高頻考點(diǎn)和常見題型，題目難度中等，準(zhǔn)確的分析流程、明確鐵及其化合物的性質(zhì)是解題的關(guān)鍵，側(cè)重學(xué)生分析能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)．