Question

【題目】聚合硫酸鐵( PFS)是一種高效的無機高分子絮凝劑。某工廠利用經浮選的硫鐵礦燒渣（有效成分為Fe2O3和Fe3O4）制備PFS，其工藝流程如下圖所示。

(1)“還原焙燒”過程中，CO還原Fe3O4生成FeO的熱化學方程式為__ 。

已知：

(2) CO是“還原焙燒”過程的主要還原劑。下圖中，曲線表示4個化學反應a、b、c、d達到平衡時氣相組成和溫度的關系，I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分別是Fe2O3. Fe3O4. FeO、Fe穩定存在的區域。a屬于____（填

“吸熱反應”或“放熱反應”）；570℃時，d反應的平衡常數K=______。

(3)工業上，“還原焙燒”的溫度一般控制在800℃左右，溫度不宜過高的理由是____。

(4)若“酸浸”時間過長，浸出液中Fe2+含量反而降低，主要原因是_____ 。

(5)已知若浸出液中,為避免“催化氧化”過程中產生Fe(OH)3，應調節浸出液的pH≤___。

(6) FeS04溶液在空氣中會緩慢氧化生成難溶的Fe(OH)SO4，該反應的離子方程式為____。“催化氧化”過程用NaNO2作催化劑（NO起實質上的催化作用）時，溫度與Fe2+轉化率的關系如右圖所示（反應時間相同），Fe2+轉化率隨溫度的升高先上升后下降的原因是 __。

Answer 1

【答案】 Fe3O4（s）+CO(g)= 3FeO(s)+CO2(g)，H=+19.4KJmol-1。 放熱反應 1 溫度過高，生成的氧化亞鐵會與一氧化碳反應生成了鐵。 在酸性條件下，亞鐵離子與空氣中的氧氣反應生成了鐵離子，Fe2+含量低。 1.6 4Fe2++4S042-+O2+2H2O= 4Fe(OH)SO4↓ 反應產生的一氧化氮消耗了氧氣，導致平衡左移。

【解析】（1）根據蓋斯定律可知：第一個反應減去第三個反應，整理可得Fe3O4（s）+CO(g)= 3FeO(s)+CO2(g)，H=+19.4KJmol-1；正確答案：Fe3O4（s）+CO(g)= 3FeO(s)+CO2(g)，H=+19.4KJmol-1。

(2) 從圖給信息可知，I區是氧化鐵穩定存在的區域，升高溫度，平衡左移，該反應正反應為放熱反應；從圖像看出，570℃時，CO 與CO2的百分含量相等，即二者濃度相等，該反應的平衡常數為c4(CO2)/ c4(CO)=1；正確答案：放熱反應；1。

3) 根據圖示可知，當溫度高于800℃，反應生成的氧化亞鐵就和一氧化碳反應生成了鐵，氧化亞鐵的含量降低；正確答案：溫度過高，生成的氧化亞鐵會與一氧化碳反應生成了鐵，導致氧化亞鐵的含量降低。

(4)在酸性條件下，亞鐵離子與空氣中的氧氣反應生成了鐵離子，Fe2+含量降低；正確答案：在酸性條件下，亞鐵離子與空氣中的氧氣反應生成了鐵離子，Fe2+含量降低。

(5) 當c(Fe2+)=10-1.8mol/L時，被氧化為c(Fe3+)=10-1.8mol/L，為避免“催化氧化”過程中產生Fe(OH)3，就得滿足c(Fe3+)×c3(OH)≤Ksp(Fe(OH)3)=1×10-39，c3(OH-)≤ 1×10-39/10-1.8=10-37.2，c(OH-)≤10-12.4 mol/L；c(H+)≥10-1.6 mol/L，pH≤1.6；正確答案：1.6。

(6) FeS04溶液在空氣中會緩慢氧化生成難溶的Fe(OH)SO4，該反應的離子方程式為4Fe2++4S042-+O2+2H2O= 4Fe(OH)SO4↓；溫度升高，催化劑的催化能力較強，反應速率加快，Fe2+轉化率增大，隨著一氧化氮的量增多，與氧氣反應，消耗了氧氣，消耗了反應物，平衡左移，Fe2+轉化率減小；正確答案：4Fe2++4S042-+O2+2H2O= 4Fe(OH)SO4↓；反應產生的一氧化氮消耗了氧氣，導致平衡左移。