Question

【题目】以硫铁矿烧渣(主要成分Fe2O3、SiO2，少量的Fe3O4、Al2O3、MgO)生产安全高效的水处理剂高铁酸钾(K2FeO4)的工艺流程如下：

已知：FeO42﹣在强碱性溶液中稳定，但在Fe(OH)3催化作用下会发生分解。

(1)“酸浸”时加入硫酸的量不宜过多的原因是_____。

(2)“氧化”时发生反应的离子方程式为_____。

(3)在控制其他条件不变的情况下，探究保持Fe2(SO4)3和NaOH总质量不变，改变其质量比对K2FeO4产率的影响，实验结果如图所示，当质量比大于0.55时K2FeO4的产率下降的原因可能是_____。

(4)“过滤2”产生的滤渣的主要成分为_____(填化学式)，“过滤3”所得滤液中含有的阴离子有OH﹣、Cl﹣、SO42﹣、_____、_____(填化学式)。

(5)K2FeO4可将水中的H2S氧化为硫酸盐，同时K2FeO4被还原为Fe(OH)3，则反应时K2FeO4与H2S的物质的量之比为_____。

Answer 1

【答案】可以减少“氧化”步骤中NaOH的用量 2Fe3++3ClO﹣+10OH﹣═2FeO42﹣+3Cl﹣+5H2O 当硫酸铁跟氢氧化钠的质量比增大到一定程度时，过多的Fe3+与NaOH反应生成Fe(OH)3，Fe(OH)3可以加速K2FeO4的分解，从而使K2FeO4的产率下降 Mg(OH)2 FeO42﹣ AlO2﹣ 8：3

【解析】

硫铁矿烧渣(主要成分Fe2O3、SiO2，少量的Fe3O4、Al2O3、MgO)加入稀硫酸、过氧化氢，滤渣1为二氧化硅，滤液中含有铁离子、氯离子和镁离子，加入次氯酸钠溶液和氢氧化钠溶液，混合发生氧化还原反应生成高铁酸钠、氯化钠和水，过滤除去氢氧化镁，滤液中加入氢氧化钾溶液实现高铁酸钠转化为高铁酸钾沉淀，冷却结晶过滤得到高铁酸钾固体，上述工艺得到的高铁酸钾常含有杂质，“过滤3”所得滤液中含有的阴离子有OH﹣、Cl﹣、SO42﹣、FeO42﹣、AlO2﹣，可用重结晶法提纯，以此解答该题。

硫铁矿烧渣(主要成分Fe2O3、SiO2，少量的Fe3O4、Al2O3、MgO)加入稀硫酸、过氧化氢，滤渣1为二氧化硅，滤液中含有铁离子、氯离子和镁离子，加入次氯酸钠溶液和氢氧化钠溶液，混合发生氧化还原反应生成高铁酸钠、氯化钠和水，过滤除去氢氧化镁，滤液中加入氢氧化钾溶液实现高铁酸钠转化为高铁酸钾沉淀，冷却结晶过滤得到高铁酸钾固体，上述工艺得到的高铁酸钾常含有杂质，“过滤3”所得滤液中含有的阴离子有OH﹣、Cl﹣、SO42﹣、FeO42﹣、AlO2﹣，可用重结晶法提纯，以此解答该题。

(1)为避免后续反应消耗较多的氢氧化钠，则“酸浸”时加入硫酸的量不宜过多；

(2)“氧化”时发生反应的离子方程式为2Fe3++3ClO﹣+10OH﹣═2FeO42﹣+3Cl﹣+5H2O；

(3)题给信息中FeO42﹣在强碱性溶液中稳定，但在Fe(OH)3催化作用下会发生分解，由图象可知，当质量比大于0.55时，过多的Fe3+与NaOH反应生成Fe(OH)3，Fe(OH)3可以加速K2FeO4的分解，从而使K2FeO4的产率下降；

(4)滤渣2含有氢氧化镁，“过滤3”所得滤液中含有的阴离子有OH﹣、Cl﹣、SO42﹣、FeO42﹣、AlO2﹣；

(5)K2FeO4可将水中的H2S氧化为硫酸盐，同时K2FeO4被还原为Fe(OH)3，反应中Fe元素化合价由+6价降低为+3价，S元素化合价由﹣2价升高为+6价，则根据电子得失守恒可知K2FeO4与H2S的物质的量之比为8：3。