Question

以硫鐵礦（主要成分為FeS₂）為原料制備氯化鐵晶體（FeCl₃·6H₂O）的工藝流程如下：

回答下列問題：
（1）焙燒硫鐵礦的主要方程式為                      。
（2）酸溶及后續過程中均需保持鹽酸過量，其目的是提高鐵元素的浸出率、            。
（3）通氯氣氧化后時，發生的主要反應的離子方程式為                              ；該過程產生的尾氣可用堿溶液吸收，尾氣中污染空氣的氣體為（寫化學式）             。
（4）在氧化過程中，如何檢驗鐵元素全部以Fe³⁺形式存在：                                                                                    。
（5）如果將氯化鐵晶體（FeCl₃·6H₂O）放在坩堝中加熱灼燒，最后得到的固體為        。
（6）在一定條件下，SO₂轉化為SO₃的反應為2SO₂（g）＋O₂（g）2SO₃（g），該反應的平衡常數表達式為K＝                            ； 工業在接觸法制硫酸的生產中，采取下列哪些措施有利于提高SO₂轉化率        。
①V₂O₅作崔化劑  ②通入過量O₂  ③SO₂、O₂進行二次氧化 ④通入過量SO₂

Answer 1

（1）4 FeS₂ + 11 O₂2 Fe₂O₃ +  8SO₂（2分）
（2）抑制Fe^3＋水解（2分）
（3）Cl₂＋Fe^2＋＝2Cl^－＋Fe^3＋ （2分） Cl₂ HCl（2分）
（4）取氧化后的溶液少許于試管中，往試管中滴加1~2滴酸性KMnO₄溶液，KMnO₄的紫紅色不褪去，說明鐵元素全部以Fe³⁺形式存在。（2分）
（5）Fe₂O₃（2分）
（6）k＝c²(SO₃)/c(O₂)·c²(SO₂) （2分） ②③（2分） 

試題分析：（1）焙燒硫鐵礦是硫酸工業中制取二氧化硫氣體的重要步驟，發生的氧化還原反應配平比較困難，利用電子得失守恒配平得： 4 FeS₂ + 11 O₂2 Fe₂O₃ +  8SO₂（2分）
（2）酸溶焙燒產物不僅是提高浸出率，還可以抑制溶解得到的Fe^3＋水解。
（3）因為最終要得到的產品是氯化鐵晶體，所以可能焙燒不完全，仍有部分亞鐵離子，所以加入氧化劑氯氣氧化除去，發生的反應為Cl₂＋Fe^2＋＝2Cl^－＋Fe^3＋ ，該過程可能有氯氣溶于水產生揮發性的HCl以及過量的Cl2，所以可以用堿吸收。
（4）檢驗是否全部轉化為Fe³⁺ ，就是檢驗Fe^2＋ 的存在，所以檢驗Fe^2＋ 可以使用高錳酸鉀試劑，所以操作為：取氧化后的溶液少許于試管中，往試管中滴加1~2滴酸性KMnO₄溶液，KMnO₄的紫紅色不褪去，說明鐵元素全部以Fe³⁺形式存在。
（5）氯化鐵晶體（FeCl₃·6H₂O）含有水分，所以加熱灼燒過程中，FeCl₃ 會發生水解并最終得到穩定的氧化物Fe₂O₃ 。
（6）根據方程式可以寫出平衡常數表達式為k＝c²(SO₃)/c(O₂)·c²(SO₂)；要提高SO₂ 的轉化率，則需要使平衡正向移動或SO₂ 二次利用，所以可行的是②、③。