Question

【題目】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：

完成下列填空：

（1）焙燒產(chǎn)生的SO2可以繼續(xù)制備硫酸，其中的反應(yīng)之一為：2SO2+O2 2SO3+Q(Q>0)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為K=___________；欲使K值增大，可采取的措施是______________。若經(jīng)一段時間后SO3的濃度增加了4mol/L，在這段時間內(nèi)用O2表示的反應(yīng)速率為0.4 mol/(Ls)，則這段時間為_______（選填編號）。

a．1s b．5s c．10s d．50s

（2）硫鐵礦焙燒后的燒渣中含有Fe2O3、Fe3O4等。酸溶后溶液中主要存在的陽離子有______________，不能用硫酸代替鹽酸的原因是____________________________。

（3）通入氯氣時，主要反應(yīng)的離子方程式為________________________。從氧化后的溶液中得到氯化鐵晶體的實驗步驟為_______________、_______________、過濾洗滌。

（4）酸溶及后續(xù)過程中均需保持鹽酸過量，請從水解平衡移動原理解釋原因_________________________________________________________________________。

Answer 1

【答案】 K 降溫 b Fe2+、Fe3+、H+(H+不寫不扣分) 會引入SO42-離子，影響產(chǎn)品的純度 2Fe2++Cl2→2Fe3++2Cl- 蒸發(fā)濃縮 冷卻結(jié)晶 Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+，鹽酸過量，使[H+]增大，平衡朝逆向移動，抑制Fe3+的水解，增大了氯化鐵晶體的產(chǎn)量

【解析】（1）化學(xué)平衡常數(shù)為生成物的濃度冪之積與反應(yīng)物的濃度冪之積的比，故2SO2+O2 2SO3+Q(Q>0)的K＝c2(SO3)/c(O2)·c2(SO2)；化學(xué)平衡常數(shù)K是只受溫度影響，要使K增大，平衡要正向移動，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，只有降低溫度；一段時間后SO3的濃度增加了4 mol·L-1，O2的濃度減小了2 mol·L-1，而V(O2) =△C/△t=2mol·L-1/△t =0.4 mol/(Ls)

△t=5s,所以選項b正確；

（2）在硫鐵礦燒渣中含有Fe2O3、Fe3O4，當(dāng)加入酸時，F(xiàn)e2O3、Fe3O4、發(fā)生反應(yīng)變?yōu)镕e2+、Fe3+、存在于溶液中，要保證Fe2O3、Fe3O4充分溶解，還要使酸過量，所以溶液中還有H+；酸溶后溶液中主要存在的陽離子有Fe2+、Fe3+、H+；以硫鐵礦制取FeCl3·6H2O，是利用硫鐵礦中的鐵元素，如果用硫酸溶解，在生產(chǎn)過程中要除去SO42-，一方面增加生產(chǎn)成本，另一方面引入SO42-離子，影響產(chǎn)品的純度，所以不能用硫酸代替鹽酸；

（3）酸溶后溶液中有Fe2+、Fe3+、H+，通入氯氣時，F(xiàn)e2+將被氧化為Fe3+，反應(yīng)的離子方程式為：2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-；由于FeCl3能夠發(fā)生水解，所以要在溶液酸性條件或氯化氫氣流氛圍中將氯化鐵的溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶；

（4）酸溶時保持鹽酸過量是為了使鐵的化合物充分溶解，全部轉(zhuǎn)化為離子；因為Fe3+在水溶液中能夠發(fā)生：Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+，保持鹽酸過量，使C（H+）增大，平衡向逆反應(yīng)方向移動，抑制Fe3+的水解，可以增大氯化鐵晶體的產(chǎn)量。