Question

6．某硫酸廠產(chǎn)生的燒渣（主要含F(xiàn)e₂O₃、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(shí)，F(xiàn)eS₂與H₂SO₄不反應(yīng)，F(xiàn)e³⁺通過(guò)反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ被還原，其中反應(yīng)Ⅰ為FeS₂+14Fe³⁺+8H₂O═15Fe²⁺+2SO₄^2-+16H⁺．
（1）反應(yīng)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(yàn)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(wú)明顯現(xiàn)象后，再滴加BaCl₂溶液，若無(wú)白色沉淀生成，則表明已洗滌干凈．反之，則說(shuō)明沒洗滌干凈．
（4）①配平反應(yīng)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(jì)）：

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(yīng)Ⅰ、Ⅱ中生成Fe²⁺的物質(zhì)的量之比為5：3．

Answer 1

分析 燒渣（主要含F(xiàn)e₂O₃、FeO，還有一定量的SiO₂）用硫酸浸取，過(guò)濾后濾液中含有硫酸鐵、硫酸亞鐵、未反應(yīng)的硫酸，濾渣為二氧化硅，用二硫化亞鐵礦還原Fe³⁺后過(guò)濾，得濾液中含有硫酸亞鐵，向?yàn)V液中加入碳酸銨，過(guò)濾得碳酸亞鐵，濾液中有硫酸銨，
（1）反應(yīng)中元素化合價(jià)升高的失電子發(fā)生氧化反應(yīng)做還原劑；
（2）過(guò)濾后濾液中含有硫酸鐵、硫酸亞鐵、未反應(yīng)的硫酸，濾渣為二氧化硅；
（3）過(guò)濾得碳酸亞鐵，濾液中有硫酸銨，所以檢驗(yàn)FeCO₃是否洗凈，就是檢驗(yàn)洗滌濾液中是否有硫酸根離子；“沉淀”時(shí)，pH過(guò)高時(shí)溶液中的亞鐵離子會(huì)生成氫氧化亞鐵，進(jìn)而生成氫氧化鐵，據(jù)此答題；
（4）①根據(jù)流程可知，“還原”時(shí)反應(yīng)Ⅱ有硫產(chǎn)生，應(yīng)為FeS₂與鐵離子之間的氧化還原反應(yīng)，據(jù)此書寫反應(yīng)的離子方程式；
②根據(jù)表可知，反應(yīng)Ⅰ中生成的硫酸根的濃度為0.2mol•L^-1，據(jù)此計(jì)算出反應(yīng)Ⅰ中被還原的Fe³⁺的物質(zhì)的量濃度，同時(shí)計(jì)算出生成的亞鐵離子的物質(zhì)的量濃度，兩個(gè)反應(yīng)中共生成的亞鐵離子的濃度為2.4mol•L^-1，可求得反應(yīng)Ⅱ中生成的亞鐵離子，進(jìn)而計(jì)算出Ⅰ、Ⅱ中生成的Fe²⁺的物質(zhì)的量之比，據(jù)此答題．

解答 解：燒渣（主要含F(xiàn)e₂O₃、FeO，還有一定量的SiO₂）用硫酸浸取，過(guò)濾后濾液中含有硫酸鐵、硫酸亞鐵、未反應(yīng)的硫酸，濾渣為二氧化硅，用二硫化亞鐵礦還原Fe³⁺后過(guò)濾，得濾液中含有硫酸亞鐵，向?yàn)V液中加入碳酸銨，過(guò)濾得碳酸亞鐵，濾液中有硫酸銨，
（1）反應(yīng)Ⅰ為FeS₂+14Fe³⁺+8H₂O═15Fe²⁺+2SO₄^2-+16H⁺，反應(yīng)中硫元素化合價(jià)升高-1價(jià)變化為+6價(jià)，所以FeS₂做還原劑，
故答案為：FeS₂；
（2）過(guò)濾后濾液中含有硫酸鐵、硫酸亞鐵、未反應(yīng)的硫酸，濾渣名稱為二氧化硅，故答案為：二氧化硅；
（3）過(guò)濾得碳酸亞鐵，濾液中有硫酸銨，所以檢驗(yàn)FeCO₃是否洗凈，就是檢驗(yàn)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(wú)明顯現(xiàn)象后，再滴加BaCl₂溶液，若無(wú)白色沉淀生成，則表明已洗滌干凈．反之，則說(shuō)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(wú)明顯現(xiàn)象后，再滴加BaCl₂溶液，若無(wú)白色沉淀生成，則表明已洗滌干凈．反之，則說(shuō)明沒洗滌干凈；
（4）①根據(jù)流程可知，“還原”時(shí)反應(yīng)Ⅱ有硫產(chǎn)生，應(yīng)為FeS₂與鐵離子之間的氧化還原反應(yīng)，據(jù)此書寫反應(yīng)的離子方程式，2Fe³⁺+FeS₂=2S↓+3Fe²⁺，
故答案為：2，1，2，3；
②根據(jù)表可知，反應(yīng)Ⅰ中生成的硫酸根的濃度為0.2mol•L^-1，據(jù)反應(yīng)FeS₂+14Fe³⁺+8H₂O=15Fe²⁺+2SO₄^2-+16H⁺可知，反應(yīng)Ⅰ中被還原的Fe³⁺的物質(zhì)的量濃度為1.4mol•L^-1，同時(shí)計(jì)算出生成的亞鐵離子的濃度為1.5mol•L^-1，兩個(gè)反應(yīng)中共生成的亞鐵離子的濃度為2.4mol•L^-1，所以反應(yīng)Ⅱ中生成的亞鐵離子濃度為0.9mol•L^-1，根據(jù)2Fe³⁺+S^2-=2Fe²⁺+S↓可知，Ⅱ中被還原的Fe³⁺的物質(zhì)的量濃度為0.9mol•L^-1，所以反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ中生成Fe²⁺的物質(zhì)的量之比=物質(zhì)的量濃度之比=1.5：0.9=5：3，
故答案為：5：3；

點(diǎn)評(píng) 本題以化學(xué)工藝流程為載體，考查離子方程式書寫、離子檢驗(yàn)、熱化學(xué)方程式書寫、化學(xué)計(jì)算等，需要學(xué)生熟練掌握元素化合物知識(shí)，（4）中計(jì)算為易錯(cuò)點(diǎn)、難點(diǎn)，能較好的考查學(xué)生分析計(jì)算能力，題目難度中等．