Question

【题目】为了保护环境，充分利用资源，某研究小组通过如下简化流程，将工业制硫酸的硫铁矿烧渣(铁主要以Fe2O3存在)转变成重要的化工原料FeSO4(反应条件略)。

活化硫铁矿的主要成份是FeS2。请回答下列问题：

（1）第Ⅰ步H2SO4与Fe2O3反应的离子方程式是_______________________________。

（2）第Ⅱ步中硫铁矿中的S被氧化到最高价态，相应的离子方程式为______________________。

（3）第Ⅱ步中检验Fe3＋是否被完全还原的实验方法是____________________________________。

（4）第Ⅲ步加FeCO3调溶液pH到5.8左右，然后在第Ⅳ步通入空气使溶液pH降到5.2，此时Fe2＋不沉淀，滤液中铝、硅杂质被除尽。通入空气引起溶液pH降低的原因是_________________________。

（5）FeSO4在一定条件下可制得FeS2(二硫化亚铁)纳米材料。该材料可用于制造高容量锂电池，电池放电时的总反应为4Li＋FeS2===Fe＋2Li2S，正极反应式是________________。

Answer 1

【答案】Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O FeS2＋14Fe3＋＋8H2O===15Fe2＋＋16H＋+2SO42— 取少量溶液于一洁净试管中，向其中加入少量KSCN溶液，若溶液不出现红色，则Fe3＋被完全还原，否则没有 Fe2＋被氧化为Fe3＋，Fe3＋水解产生H＋。（或写出方程式4Fe2＋＋O2+10H2O=4Fe(OH)3↓+8H+） FeS2＋4Li＋＋4e－===Fe＋2Li2S或FeS2＋4e－===Fe＋2S2－

【解析】

试题本题以硫铁矿烧渣为原料制备FeSO4的流程为载体，考查方程式的书写，Fe3+的检验，Fe3+的氧化性和Fe3+的水解，电极反应式的书写。

（1）第I步H2SO4与Fe2O3反应生成Fe2（SO4）3和H2O，反应的离子方程式为Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O。

（2）第I步获得的滤液为Fe2（SO4）3，第II步加入活化硫铁矿，硫铁矿中的S被氧化到最高价态，即硫铁矿中的S被氧化成SO42-，则Fe3+被还原成Fe2+，写出主要反应物和生成物：FeS2+Fe3+→Fe2++SO42-，在反应中S元素的化合价由-1价升至+6价，FeS2中两个S共升高14价，Fe元素的化合价由+3价降至+2价，根据元素化合价升降总数相等配平：FeS2+14Fe3+→15Fe2++2SO42-，根据原子守恒和溶液呈酸性配平，FeS2+14Fe3++8H2O=15Fe2++2SO42-+16H+。

（3）检验Fe3+是否被完全还原用KSCN溶液，实验方法是：取少量溶液于一洁净试管中，向其中加入少量KSCN溶液，若溶液不出现红色，则Fe3＋被完全还原，否则没有。

（4）通入空气会将溶液中Fe2+氧化成Fe3+，Fe3+水解产生H+，溶液的pH下降。反应的方程式为4Fe2++O2+10H2O=4Fe（OH）3+8H+。

（5）分析电池总反应，Li元素的化合价由0价升至+1价，负极反应式为Li-e-=Li+；Fe元素的化合价由+2价降至0价，S元素的化合价由-1价降至-2价，1molFeS2得到4mol电子，正极反应式为FeS2+4e-=Fe+2S2-。