Question

【題目】以黃鐵礦燒渣(主要成分為Fe2O3及少量的FeS、SiO2、Cu、Au、Ag等)為原料制備顏料鐵紅(Fe2O3)、晶體E，回收H和重金屬混合物的生產工藝流程如下圖所示：

請按要求回答下列問題：

(1)工藝流程的中間產物(NH4)2Fe6(SO4)4(OH)12中Fe的化合價為__________________。

Fe在周期表中的位置為第________周期第Ⅷ族。

(2)將燒渣溶解前需進行“粉碎和提高溫度”的目的是________________________。過程①溶解燒渣所需試劑中溶質的化學式為__________________。

反應②的化學方程式：______________________________________________________。

(3)反應③的目的是____________________________________。

氣體Z的電子式：__________________。

寫出反應④的離子方程式：______________________________________________________。

(4)將回收的G溶于少量水，所得溶液中所有離子的濃度由大到小依次是______________。

Answer 1

【答案】+3 四 提高燒渣溶解速率和溶出率 H2SO4 SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O 將+2價鐵氧化為+3價鐵 3NH3·H2O+Fe3+=Fe(OH)3↓+3NH4+ c(NH4+)>c(SO42-)>c(H+)>c(OH-)

【解析】

根據流程圖，黃鐵礦燒渣(主要成分為Fe2O3及少量的FeS、SiO2、Cu、Au、Ag等)用硫酸溶解，生成的濾液A含有Fe3+、Fe2+，濾渣中含有SiO2及少量的Cu、Au、Ag等，濾渣用氫氧化鈉溶解，可回收重金屬混合物Cu、Au、Ag等；同時用過氧化氫氧化濾液A中的Fe2+得到溶液B，其溶質為硫酸鐵，通入氨氣發生反應得到晶體E，用水溶解后再通入氨氣，鐵離子轉化為氫氧化鐵沉淀，灼燒受熱分解得到鐵紅，據此分析作答。

（1）(NH4)2Fe6(SO4)4(OH)12中NH4+、SO42-、OH-整體分別顯+1價、-2價、-1價，設鐵元素化合價為x，根據化合物的化合價代數和為0，則有+1×2 + 6x +(-2)×4 + (-1)×12 = +3；Fe為26號元素，在周期表中的位置為第四周期第Ⅷ族，

故答案為：+3；四；

（2）溶解前需進行“粉碎和提高溫度”的目的是提高燒渣溶解速率和溶出率，采用逆向思維，根據元素守恒可知，為了制備晶體E，需引入硫酸根離子，所以過程①溶解燒渣所需試劑中溶質的化學式為H2SO4；根據上述分析可知，反應②為氫氧化鈉溶解二氧化硅的過程，其化學方程式為：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O，

故答案為：提高燒渣溶解速率和溶出率；H2SO4；SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O；

（3）濾液A含有Fe3+、Fe2+，為進行后續制備操作，需將亞鐵離子氧化為鐵離子，所以反應③的目的是將+2價鐵氧化為+3價鐵；氣體Z為氨氣，其電子式為：；反應④為鐵離子轉化為氫氧化鐵沉淀的過程，其離子方程式為：3NH3·H2O+Fe3+=Fe(OH)3↓+3NH4+，

故答案為：將+2價鐵氧化為+3價鐵；；3NH3·H2O+Fe3+=Fe(OH)3↓+3NH4+；

（4）回收的G溶于少量水得到的溶液為(NH4)2SO4，因部分銨根離子水解顯酸性，所以其離子濃度大小順序為：c(NH4+)>c(SO42-)>c(H+)>c(OH-)，

故答案為：c(NH4+)>c(SO42-)>c(H+)>c(OH-)。