Question

【題目】古埃及人在公元前一千多年前曾用橄欖石(硅酸鹽)作飾品，稱它為“太陽的寶石”。某小組以某橄欖石(主要成分可看作為MgO、FeO和SiO2，還含有少量的MnO等)為原料制備工業(yè)合成氨的活性催化劑(FeO和Fe2O3質(zhì)量比為9：20的混合物)的一種流程如下：

金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH如下表：

金屬離子	開始沉淀的pH	沉淀完全的pH
Mg2+	7.6	9.4
Fe2+	6.5	9.9
Fe3+	1.5	3.3
Mn2+	8.2	10.6

回答以下問題：

（1）從綠色化學(xué)角度分析，試劑1宜選擇___(填字母)。加入試劑1的目的是___(用離子方程式表示)。

a.H2O2 b.MnO2 c.HNO3 d.K2Cr2O7

（2）調(diào)節(jié)pH范圍為___。

（3）單位時(shí)間內(nèi)“酸浸”中金屬浸出率與溫度、鹽酸濃度的關(guān)系如圖所示。

x___(填“>”“<”或“=”)2。當(dāng)鹽酸濃度相同時(shí)，溫度高于45℃，浸出率降低的主要原因是___。

（4）“還原”過程中，不僅要控制溫度，而且要控制氧化鐵和炭粉(C)的比例。若“還原”時(shí)產(chǎn)生氣體的相對分子質(zhì)量為36，理論上，480kgFe2O3需要加入___kg炭粉(C)。

Answer 1

【答案】a 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O 3.3≤pH<7.6 > 溫度過高，加快鹽酸揮發(fā)，鹽酸濃度降低較快 8

【解析】

橄欖石中加入過量鹽酸后過濾所得濾液A中含有氯化鎂、氯化亞鐵、氯化錳等，加入試劑1將氯化亞鐵氧化為氯化鐵，調(diào)節(jié)溶液的pH使鐵離子完全沉淀，過濾所得濾渣2為氫氧化鐵，灼燒可得氧化鐵，加入碳粉還原可得催化劑，由此進(jìn)行分析作答。

(1)加入試劑1的目的是將氯化亞鐵氧化為氯化鐵，為了不引入新的雜質(zhì)，試劑1宜選擇H2O2，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；

(2)調(diào)節(jié)溶液的pH使鐵離子完全沉淀，而鎂離子不沉淀，則調(diào)節(jié)pH范圍為3.3≤pH<7.6；

(3)鹽酸濃度越大，金屬的浸出率越高，則x>2；當(dāng)鹽酸濃度相同時(shí)，溫度過高，加快鹽酸揮發(fā)，鹽酸濃度降低較快，浸出率降低；

(4)FeO與Fe2O3的質(zhì)量之比為9:20，FeO與Fe2O3的物質(zhì)的量之比為=1:1，480 kgFe2O3的物質(zhì)的量為3×103mol設(shè)有xmolFe2O3參與反應(yīng)

3Fe2O3+2C6FeO+CO2↑+CO↑

剩余Fe2O3的物質(zhì)的量為3×103mol –xmol，那么，解得x=10-3mol，參與反的氧化鐵為160kg，

3Fe2O3 + 2C 6FeO+CO2↑+CO↑

，解得x=8kg。