Question

【題目】某課題組以硫鐵礦燒渣（含Fe2O3、Fe3O4、Al2O3、CaO、SiO2等）為原料制取軟磁用Fe2O3（要求純度>99.2%，CaO含量<0.01%）。其工藝流程如下(所加入試劑均稍過(guò)量)：

已知：生成氫氧化物的pH

	Al(OH)3	Fe(OH)2	Fe(OH)3
開始沉淀時(shí)	3.4	6.3	1.5
完全沉淀時(shí)	4.7	8.3	2.8

（1）濾渣A的主要成分是__________。

（2）在過(guò)程Ⅱ中可觀察到產(chǎn)生少量氣泡，溶液顏色慢慢變淺。能解釋該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的離子方程式有__________。反應(yīng)后，可以用__________溶液檢驗(yàn)說(shuō)明Fe3+是否已經(jīng)完全反應(yīng)。

（3）在過(guò)程Ⅱ中，課題組對(duì)濾液A稀釋不同倍數(shù)后,加入等質(zhì)量的過(guò)量鐵粉,得出Fe3+濃度、還原率和反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系如圖所示：

結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明：課題組選擇稀釋后c(Fe3+)為1.60mol/L左右的理由是______。

（4）在過(guò)程Ⅲ中，課題組在相同條件下，先選用了不同沉鈣劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見下表：

（已知：濾液B中鈣的含量以CaO計(jì)為290—310mg/L）

沉鈣劑	Na2SO3	H2C2O4	(NH4)2CO3	Na2CO3	NH4F
用量/g	2	2	2	5	2
剩余CaO/mg/L)	290	297	290	190	42

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，選擇適宜的沉鈣劑，得到濾渣C的主要成分有__________。

（5）在過(guò)程Ⅳ中，反應(yīng)溫度需要控制在35℃以下，不宜過(guò)高，其可能的原因是__________。

（6）在過(guò)程Ⅴ中，反應(yīng)的化學(xué)方程式是__________。

Answer 1

【答案】 SiO2 Fe+2H+=Fe2++H2↑ Fe+2Fe3+=3Fe2+ KSCN c(Fe3+)在1.60mol/L左右時(shí)，反應(yīng)速率更快，F(xiàn)e3+的還原率更高 CaF2、Al(OH)3 溫度過(guò)高，(NH4)2CO3易分解（其他合理答案） 4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2↑

【解析】硫鐵礦燒渣(含Fe2O3、Fe3O4、Al2O3、CaO、SiO2等)用50%的硫酸溶解后，只有SiO2不溶，濾渣A為SiO2，濾液A中含有硫酸鐵、硫酸亞鐵、硫酸鋁和硫酸鈣，濾液A中加入鐵粉將鐵離子還原生成亞鐵離子，過(guò)濾后，濾渣B主要含有過(guò)量的鐵，濾液B中加入氨水，調(diào)節(jié)pH=6和沉鈣劑，除去鋁離子和鈣離子，濾液C中加入(NH4)2CO3得到碳酸亞鐵，在空氣中灼燒得到氧化鐵。

(1)根據(jù)上述分析，濾渣A的主要成分為SiO2，故答案為：SiO2；

(2)過(guò)程Ⅱ中加入鐵粉，鐵與過(guò)量的硫酸反應(yīng)生成氫氣，鐵將鐵離子還原，溶液顏色慢慢變淺，涉及的離子方程式有Fe+2H+=Fe2++H2↑ Fe+2Fe3+=3Fe2+，反應(yīng)后，可以用KSCN溶液檢驗(yàn)說(shuō)明Fe3+是否已經(jīng)完全反應(yīng)，故答案為：Fe+2H+=Fe2++H2↑、Fe+2Fe3+=3Fe2+；KSCN；

(3)根據(jù)圖像，c(Fe3+)在1.60mol/L左右時(shí)，反應(yīng)速率更快，Fe3+的還原率更高，因此選擇稀釋后c(Fe3+)為1.60mol/L左右，故答案為：c(Fe3+)在1.60mol/L左右時(shí)，反應(yīng)速率更快，Fe3+的還原率更高；

(4)根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知，選擇NH4F作沉鈣劑，濾液B中鈣的含量最低，因此濾渣C的主要成分有氫氧化鋁和CaF2，故答案為：CaF2、Al(OH)3；

(5)在過(guò)程Ⅳ中，反應(yīng)溫度需要控制在35℃以下，不宜過(guò)高，因?yàn)闇囟冗^(guò)高，(NH4)2CO3易分解，故答案為：溫度過(guò)高，(NH4)2CO3易分解；

(6)在過(guò)程Ⅴ中，碳酸亞鐵被空氣中的氧氣氧化，反應(yīng)的化學(xué)方程式為4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2↑，故答案為：4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2↑。