Question

【題目】某科研小組利用硫鐵礦(主要成分是FeS2，含Fe2O3、SiO2、Al2O3等雜質)制備重要的化工原料納米Fe2O3的工藝流程如圖所示。

回答下列問題：

（1）煅燒前硫鐵礦粉碎的目的是__，硫鐵礦煅燒得到的氣體需回收，該氣體在工業上的主要用途是__。

（2）用稀硫酸浸取硫鐵礦燒渣的主要反應的離子方程式為__，浸取后過濾得到的濾渣的化學式為__。

（3）加入FeS2的主要目的是還原濾液中的Fe3＋，反應的化學方程式為：FeS2＋7Fe2(SO4)3＋8H2O=15FeSO4＋8H2SO4，反應中每消耗1molFeS2，轉移的電子數目為__，檢驗Fe3＋是否完全被還原，應選擇__(填標號)。

A.KMnO4溶液 B.K3[Fe(CN)6]溶液 C.KSCN溶液

（4）加FeCO3調溶液pH到5.8左右，其目的為__。

（5）加入NH4HCO3生成FeCO3的離子方程式為__，若煅燒得到160g納米Fe2O3，則消耗的氣體和生成的氣體的物質的量之比為__。

Answer 1

【答案】增大接觸面積，加快反應速率，使硫鐵礦煅燒更加充分 工業制硫酸 Fe2O3＋6H＋=2Fe3＋＋3H2O SiO2 14NA或8.428×1024 C 除去濾液中的Al3+ 2HCO3－＋Fe2＋=FeCO3↓＋CO2↑＋H2O 1：4

【解析】

硫鐵礦煅燒，發生FeS2與O2反應生成Fe2O3和SO2，加硫酸，Al2O3、Fe2O3與硫酸反應，SiO2不與硫酸反應，根據流程目的是制備納米Fe2O3，需要除去Al3＋，因為Fe(OH)3的溶度積小于Al(OH)3的溶度積，因此先將Fe3＋轉化成Fe2＋，加入FeS2的目的是將Fe3＋轉化成Fe2＋，加入FeCO3調節pH，使Al3＋以Al(OH)3形式除去，加入NH4HCO3，Fe2＋與HCO3－反應生成FeCO3，煅燒FeCO3得到Fe2O3，逐步進行分析；

(1)煅燒前粉碎硫鐵礦，增加硫鐵礦與空氣的接觸面積，加快反應速率，使硫鐵礦煅燒更加充分；FeS2與O2發生4FeS2＋11O2=2Fe2O3＋8SO2，利用SO2制備硫酸；

(2)硫鐵礦煅燒后的燒渣為Fe2O3、Al2O3、SiO2，SiO2為酸性氧化物不與硫酸反應，Fe2O3與硫酸反應生成Fe2(SO4)3，Al2O3與硫酸反應生成Al2(SO4)3，燒渣中Fe2O3為主要物質，因此加入硫酸發生的主要反應是Fe2O3＋6H＋=2Fe3＋＋3H2O；浸取后的濾渣為SiO2；

(3)根據反應方程式，FeS2中S由－1價轉化成＋6價，Fe2(SO4)3中Fe的化合價由＋3價轉化成＋2價，因此消耗1molFeS2，轉移電子物質的量為1mol×2×[6－(－1)]=14mol，即轉移電子物質的量為14NA或8.428×1024；檢驗Fe3＋是否完全被還原，則需要檢驗是否含有Fe3＋，即用KSCN溶液檢驗，如果溶液不變紅，則說明Fe3＋完全反應，反之未完全反應，答案懸C；

(4）根據上述分析，加入FeCO3的目的是調節pH，使Al3＋以Al(OH)3形式沉淀出來；

(5)加入NH4HCO3溶液得到FeCO3，即反應的離子方程式為2HCO3－＋Fe2＋=FeCO3↓＋CO2↑＋H2O；煅燒FeCO3得到Fe2O3反應方程式為4FeCO3＋O22Fe2O3＋4CO2，消耗O2和生成CO2的物質的量之比為1：4。