Question

以硫鐵礦燒渣（含有氧化鐵和少量硫化亞鐵、二氧化硅等）為原料制備聚鐵{可表示為[Fe₂（OH）_n（SO₄） 

3-n

2

]_m}和綠礬（FeSO₄?7H₂O）具有成本低、反應(yīng)快、產(chǎn)品質(zhì)量高等優(yōu)點．制備流程如圖：

（1）流程圖中溶液X為Fe（SO₄）₃溶液，據(jù)此寫出操作①中屬于氧化還原反應(yīng)的離子方程式：

 

．
（2）操作②的處理存在弊端，該弊端是

 

．若固體W與KOH溶液混合加熱，其中一個反應(yīng)的化學(xué)方程式為3S+6KOH

加熱  .

2K₂S+K₂SO₃+3H₂O，該反應(yīng)的氧化劑與還原劑質(zhì)量之比為

 

．
（3）操作③需要加入的物質(zhì)（試劑）是

 

，目的是

 

．
（4）操作⑤是使溶液pH

 

（填“增大”或“減小”）．
（5）操作⑥控制溫度為70-80℃的目的是

 

．
（6）雙氧水在酸性環(huán)境（硫酸）中是一種強(qiáng)氧化劑，可以將硫酸亞鐵氧化成三價鐵，制得Fe（OH）_n（SO₄） 

3-n

2

，反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．

Answer 1

考點：制備實驗方案的設(shè)計,物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實驗設(shè)計題

分析：硫鐵礦燒渣（含有氧化鐵和少量硫化亞鐵、二氧化硅等）為原料制備聚鐵，燒渣加入稀硫酸通入足量的氧氣發(fā)生反應(yīng)生成鐵鹽溶液X，過濾得到固體為S，SiO₂，灼燒得到二氧化硅；溶液X加入鐵粉含有鐵離子生成硫酸亞鐵，蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶得到綠礬晶體；溶液X調(diào)節(jié)溶液PH，加熱促進(jìn)鐵離子的水解生成氫氧化鐵膠體，得到聚鐵膠體沉淀鐵離子，處理得到聚鐵；
（1）氧化還原反應(yīng)的特征是元素的化合價的升降．發(fā)生的反應(yīng)中屬于氧化還原反應(yīng)的為，硫化亞鐵在酸溶液中被氧氣氧化生成鐵離子單質(zhì)硫和水：
（2）在固體W中含有S、SiO₂，在灼燒時S被氧化為SO₂而逸出，導(dǎo)致環(huán)境污染．在反應(yīng)3S+6KOH

△   .

2K₂S+K₂SO₃+3H₂O中，S既作氧化劑，也作還原劑，其中2個S作氧化劑，1個S作還原劑，據(jù)此計算該反應(yīng)的氧化劑與還原劑質(zhì)量之比；
（3）溶液X為Fe（SO₄）₃，向其中加入Fe粉使硫酸鐵還原為硫酸亞鐵，然后蒸發(fā)、結(jié)晶得到綠礬；
（4）操作⑤是使溶液pH增大以抑制Fe³⁺的水解；
（5）操作⑥控制溫度為70-80℃的目的是促進(jìn)Fe³⁺水解，而又不至于Fe³⁺完全水解生成氫氧化鐵膠體；
（6）雙氧水在酸性環(huán)境（硫酸）中是一種強(qiáng)氧化劑，可以將硫酸亞鐵氧化成三價鐵，制得Fe₂（OH）_n（SO₄）_3-

n

2

；根據(jù)電子守恒和質(zhì)量守恒定律可得反應(yīng)的化學(xué)方程式；

解答： 解：硫鐵礦燒渣（含有氧化鐵和少量硫化亞鐵、二氧化硅等）為原料制備聚鐵，燒渣加入稀硫酸通入足量的氧氣發(fā)生反應(yīng)生成鐵鹽溶液X，過濾得到固體為S，SiO₂，灼燒得到二氧化硅；溶液X加入鐵粉含有鐵離子生成硫酸亞鐵，蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶得到綠礬晶體；溶液X調(diào)節(jié)溶液PH，加熱促進(jìn)鐵離子的水解生成氫氧化鐵膠體，得到聚鐵膠體沉淀鐵離子，處理得到聚鐵；
（1）氧化還原反應(yīng)的特征是元素的化合價的升降．發(fā)生的反應(yīng)中屬于氧化還原反應(yīng)的為：4FeS+3O₂+12H⁺=4Fe³⁺+6H₂O+4S；
故答案為：4FeS+3O₂+12H⁺=4Fe³⁺+6H₂O+4S；
（2）在固體W中含有S、SiO₂，在灼燒時S被氧化為SO₂而逸出，導(dǎo)致環(huán)境污染．在反應(yīng)3S+6KOH

△   .

2K₂S+K₂SO₃+3H₂O中，S既作氧化劑，也作還原劑，其中2個S作氧化劑，1個S作還原劑．所以該反應(yīng)的氧化劑與還原劑質(zhì)量之比為2：1；
故答案為：燃燒產(chǎn)物SO₂會造成環(huán)境污染，2：1；
（3）溶液X為Fe（SO₄）₃，向其中加入Fe粉使硫酸鐵還原為硫酸亞鐵，然后蒸發(fā)、結(jié)晶得到綠礬；
故答案為：鐵粉，使Fe³⁺還原為Fe²⁺；
（4）操作⑤是使溶液pH增大以抑制Fe³⁺的水解，溶液中氫離子濃度減小，溶液PH增大；
故答案為：增大；
（5）操作⑥控制溫度為70-80℃的目的是促進(jìn)Fe³⁺水解，而又不至于Fe³⁺完全水解生成氫氧化鐵膠體；
故答案為：促進(jìn)Fe³⁺水解．又不至于Fe³⁺完全水解生成氫氧化鐵膠體；
（6）雙氧水在酸性環(huán)境（硫酸）中是一種強(qiáng)氧化劑，可以將硫酸亞鐵氧化成三價鐵，制得Fe₂（OH）_n（SO₄）_3-n/2．根據(jù)電子守恒和質(zhì)量守恒定律可得反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2FeSO₄+H₂O₂+（1-

n

2

）H₂SO₄=Fe₂（OH）n（SO₄）_3-

n

2

+（2-n）H₂O；
故答案為：2FeSO₄+H₂O₂+（1-

n

2

）H₂SO₄=Fe₂（OH）n（SO₄）_3-

n

2

+（2-n）H₂O；

點評：本題考查了物質(zhì)制備方法和實驗過程分析判斷，物質(zhì)分離提純的理解應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．