Question

【題目】一種利用H2C2O4(草酸)作助溶劑，酸浸提取硫酸燒渣(主要含Fe2O3、FeO、SiO2等)制備鐵紅并回收副產物硫酸銨的工藝流程如圖：

已知：H2C2O4可沉淀Ca2+、Fe2+等金屬離子，可與Fe3+生成[Fe(C2O4)3]3-，在硫酸作用下可熱分解生成CO和CO2。

(1)用50%的硫酸“酸浸”時，反應液的溫度、H2C2O4的加入量對鐵浸取率的影響分別如圖1、圖2所示：

①“硫酸燒渣”中Fe2O3與H2SO4反應的化學方程式為___。

②圖1中，反應液的溫度高于95℃時，鐵浸取率開始降低，其原因是___。

③圖2中，H2C2O4加入量在5～20%時，鐵浸取率隨加入量的增大而增大，其原因是__；H2C2O4加入量超過20%時，鐵浸取率反而開始降低，其原因是___。

(2)“沉鐵”時發生的主要反應的離子方程式為____。

(3)由“過濾1”的濾渣制備鐵紅的“操作X”為___。

Answer 1

【答案】Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O 體系中H2C2O4(C2O)發生分解，助溶作用減弱 該范圍內增大H2C2O4的量，有利于[Fe(C2O4)3]3-生成 過量的H2C2O4將酸浸液中的Fe2+轉化為FeC2O4沉淀 Fe(C2O4)3]3-+3NH3·H2O=Fe(OH)3↓+3C2O+3NH 高溫焙燒(或煅燒)

【解析】

H2C2O4可沉淀Ca2+、Fe2+等金屬離子，可與Fe3+生成[Fe(C2O4)3]3-，在硫酸作用下可熱分解生成CO和CO2。硫酸燒渣(主要含Fe2O3、FeO、SiO2等)用硫酸和草酸浸取后的溶液中含有[Fe(C2O4)3]3-，Fe2+，浸渣中主要含有二氧化硅；加入雙氧水將亞鐵離子氧化生成鐵離子，再加入氨水將[Fe(C2O4)3]3-轉化為氫氧化鐵沉淀，過濾1后的濾液中主要含有硫酸銨和草酸銨，結晶得到硫酸銨晶體，母液中主要含有草酸銨，可以循環利用；過濾1的固體為氫氧化鐵，熱分解即可得到鐵紅(氧化鐵)，據此分析解答。

(1)①Fe2O3與H2SO4反應生成硫酸鐵和水，反應的化學方程式為Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O，故答案為：Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O；

②根據題意，H2C2O4可沉淀Ca2+、Fe2+等金屬離子，可與Fe3+生成[Fe(C2O4)3]3-，在硫酸作用下可熱分解生成CO和CO2。圖1中，反應液的溫度高于95℃時，體系中H2C2O4(C2O)發生分解，助溶作用減弱，導致鐵浸取率開始降低，故答案為：體系中H2C2O4(C2O)發生分解，助溶作用減弱；

③H2C2O4可與Fe3+生成[Fe(C2O4)3]3-，H2C2O4加入量在5～20%時，該范圍內增大H2C2O4的量，有利于[Fe(C2O4)3]3-生成，使得鐵浸取率隨加入量的增大而增大；H2C2O4加入量超過20%時，過量的H2C2O4將酸浸液中的Fe2+轉化為FeC2O4沉淀，使得鐵浸取率反而開始降低，故答案為：該范圍內增大H2C2O4的量，有利于[Fe(C2O4)3]3-生成；過量的H2C2O4將酸浸液中的Fe2+轉化為FeC2O4沉淀；

(2)“沉鐵”時氨水與[Fe(C2O4)3]3-反應生成氫氧化鐵沉淀，反應的離子方程式為Fe(C2O4)3]3- +3NH3·H2O=Fe(OH)3↓+3C2O+3NH，故答案為：Fe(C2O4)3]3- +3NH3·H2O=Fe(OH)3↓+3C2O+3NH；

(3)“過濾1”的濾渣為氫氧化鐵，將氫氧化鐵加熱分解即可制備鐵紅，因此“操作X”為高溫焙燒(或煅燒)，故答案為：高溫焙燒(或煅燒)。