Question

【题目】聚合硫酸铁（PFS）是一种高效的无机高分子絮凝剂。某工厂利用经浮选的硫铁矿烧渣（有效成分为 Fe2O3 和 Fe3O4）制备 PFS，其工艺流程如下图所示。

（1）CO是“还原焙烧”过程的主要还原剂。下图中，曲线表示 4 个化学反应 a、b、c、d 达到平衡时气相组成和温度的关系，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别是 Fe2O3、Fe3O4、FeO、Fe 稳定存在的区域。a属于__________（填“吸热反应”或“放热反应”）；570℃时，d 反应的平衡常数 K=___________________。

（2）800℃，混合气体中CO2的体积分数为40％时，Fe2O3用CO还原焙烧过程中发生的主要的化学反应方程式：________________________________________________

（3）若“酸浸”时间过长，浸出液 Fe2+含量反而降低，主要原因是___________________。

（4）已知：25℃时，Ksp[Fe(OH)2]=1.0×10-17，Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-39。若浸出液中c(Fe3+) = 10-1.8mol·L-1，为避免“催化氧化”过程中产生副产物 Fe(OH)3，应调节浸出液的 pH≤___________。

（5）FeSO4 溶液在空气中会缓慢氧化生成难溶的Fe(OH)SO4 ，该反应的离子方程式_____________________________________.

（6）“催化氧化”过程中，用 NaNO2 作催化剂（NO 起实质上的催化作用）时，温度与Fe2+转化率的关系如右图所示（反应时间相同），Fe2+ 转化率随温度的升高先上升后下降的原因是___________________________________________.

Answer 1

【答案】 放热反应 1 Fe2O3+CO=FeO+CO2 Fe2+易被空气中的 O2 氧化成 Fe3+ 1.6 4Fe2++O2+4SO42-+2H2O=4Fe(OH)SO4↓ 温度升高，反应速率增大；温度过高，NO 气体逸出，转化率下降

【解析】（1）a曲线随着温度的升高，CO的百分含量增大，平衡逆向移动，即a属于放热反应；570℃时，一氧化碳和二氧化碳百分含量相等，即浓度相等，d反应的平衡常数；正确答案：放热反应； 1。

（2）根据图像可知，800℃，混合气体中CO2的体积分数为40％时，Fe2O3用CO还原焙烧过程中发生的主要的化学反应方程式：Fe2O3+CO=FeO+CO2 ；正确答案：Fe2O3+CO=FeO+CO2 。

（3）若“酸浸”时间过长，浸出液中 Fe2+含量反而降低，主要原因是： Fe2+易被空气中的O2 氧化成 Fe3+（或其他合理答案）；正确答案：Fe2+易被空气中的 O2 氧化成 Fe3+ （或其他合理答案）。

（4），c(OH-)=10-12.4mol/L，c(H+)=10-1.6mol/L，应调节浸出液的；正确答案：1.6。

（5）FeSO4 中+2价铁在空气中会被氧气氧化为+3价铁，生成难溶的Fe(OH)SO4，反应的离子方程式4Fe2++O2+4SO42-+2H2O=4Fe(OH)SO4↓；正确答案：4Fe2++O2+4SO42-+2H2O=4Fe(OH)SO4↓。

（6）根据图像可知，70℃为最佳温度，Fe2+转化率随温度的升高先上升后下降的原因是：温度升高，反应速率增大；温度过高，NO 气体逸出，转化率下降；正确答案：温度升高，反应速率增大；温度过高，NO 气体逸出，转化率下降。