Question

【題目】為了保護(hù)環(huán)境，充分利用資源，某研究小組通過如下簡(jiǎn)化流程，將工業(yè)制硫酸的硫鐵礦燒渣（鐵主要以Fe2O3存在）轉(zhuǎn)變成重要的化工原料FeSO4（反應(yīng)條件略）。

活化硫鐵礦還原Fe3+的主要反應(yīng)為：FeS2+7Fe2(SO4)3+8H2O=15FeSO4+8H2SO4，不考慮其他反應(yīng)。請(qǐng)回答下列問題：

（1）第Ⅰ步H2SO4與Fe2O3反應(yīng)的離子方程式是 。

（2）檢驗(yàn)第Ⅱ步中Fe3+是否完全還原，應(yīng)選擇 （填字母編號(hào)）。

A．KMnO4溶液 B．K3[Fe(CN)6]溶液 C．KSCN溶液

（3）第Ⅲ步加FeCO3調(diào)溶液pH到5.8左右，然后在第Ⅳ步通入空氣使溶液pH降到5.2，此時(shí)Fe2+不沉淀，濾液中鋁、硅雜質(zhì)除盡。通入空氣引起溶液pH降低的原因是 。

（4）FeSO4可轉(zhuǎn)化為FeCO3，F(xiàn)eCO3在空氣中加熱反應(yīng)可制得鐵系氧化物材料。

已知25℃，101kPa時(shí)：4Fe(s) + 3O2 (g) =2Fe2O3(s) =-1648kJ/mol

C(s)+O2(g)=CO2(g) =-393kJ/mol

2Fe(s)+2C(s)+3O2(g)=2FeCO3(s) =-1480kJ/mol

FeCO3在空氣中加熱反應(yīng)生成Fe2O3的熱化學(xué)方程式是 。

（5）FeSO4在一定條件下可制得FeS2(二硫化亞鐵)納米材料。該材料可用于制造高容量鋰電池，電池放電時(shí)的總反應(yīng)為4Li+ FeS2= Fe +2Li2S，正極反應(yīng)式是 。

（6）假如燒渣中的鐵全部視為Fe2O3，其含量為50%。將a kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)為b%的硫酸加入到c kg燒渣中浸取，鐵的浸取率為96%，其他雜質(zhì)浸出消耗的硫酸以及調(diào)pH后溶液呈微酸性所殘留的硫酸忽略不計(jì)。按上述流程，第Ⅲ步應(yīng)加入FeCO3 kg。

Answer 1

【答案】

（1）Fe2O3+6H+＝2Fe3++3H2O

（2）C

（3）Fe2+被氧化為Fe3+，F(xiàn)e3+水解產(chǎn)生H+。

（4）4FeCO3(s)+O2(g) =2Fe2O3(s)+ 4CO2(g) =－260kJ/mol。

（5）FeS2+4e－= Fe +2S2－

（6）－kg。

【解析】（1）Fe2O3+6H+＝2Fe3++3H2O

（2）若Fe3+沒有完全還原，則可以用KSCN檢驗(yàn)。

（3）部分Fe2+被氧化為Fe3+。

（4）根據(jù)蓋斯定律可得：4FeCO3(s)+O2(g) =2Fe2O3(s)+ 4CO2(g) =-260kJ/mol。

（5）正極得電子，化合價(jià)降低，可得正極方程式：FeS2+4e- = Fe +2S2-

（6）由于最終得到FeSO4，根據(jù)元素守恒，n(Fe)=n(S)，F(xiàn)e來自于Fe2O3、FeS2、FeCO3；S來自于FeS2、H2SO4則有：

(×2 + ×2×)×96% +

= + ×2××2 ×96%

則得答案：－kg。