Question

工业上利用硫铁矿烧渣（主要成分为Fe₂O₃、FeO、SiO₂等）为原料制备高档颜料铁红（Fe₂O₃ ），具体生产流程如下：

试回答下列问题：
（1）滤液X中含有的金属阳离子是

 

（填离子符号）．
（2）步骤Ⅲ中可选用

 

试剂调节溶液的pH（填字母）．
A．稀硝酸    B．氨水 C．氢氧化钠溶液      D．高锰酸钾溶液
（3）步骤Ⅳ中，FeCO₃ 达到沉淀溶解平衡时，室温下测得溶液的pH为8，c（Fe²⁺）为1.0×10^-5mol?L^-1．试判断所得FeCO₃ 中是否混有Fe（OH）₂

 

（填“是”或“否”），请通过简单计算说明理由

 

 （已知：K_sp[Fe（OH）₂]=4.9×10^-17）．
（4）步骤Ⅳ的反应温度一般需控制在35℃以下，其目的是

 

．
（5）在空气中煅烧FeCO₃ 生成产品氧化铁的化学方程式为

 

．

Answer 1

分析：（1）硫铁矿烧渣主要成分为Fe₂O₃、FeO、SiO₂等，依据酸浸后铁的氧化物和酸反应溶解，二氧化硅不与酸反应分析判断；
（2）依据步骤Ⅱ加入过量铁粉滤液中阳离子为亚铁离子，步骤Ⅲ加入试剂调节溶液PH至5-6.5，试剂不能氧化亚铁离子，不能是碱性强的溶液；
（3）依据浓度商和溶度积常数比较分析判断，Q＜Ksp沉淀溶解，Q＞Ksp沉淀溶解，Q=Ksp沉淀溶解达到平衡；
（4）温度过高碳酸氢铵会分解，温度升高促进亚铁离子的水解；
（5）空气中煅烧碳酸亚铁，是碳酸亚铁和氧气反应生成氧化铁和二氧化碳，原子守恒配平写出；

解答：解：（1）硫铁矿烧渣主要成分为Fe₂O₃、FeO、SiO₂等，酸浸后铁的氧化物和酸反应溶解，二氧化硅不与酸反应，氧化铁溶解后生成铁离子，氧化亚铁溶解后生成亚铁离子，故答案为：Fe²⁺、Fe³⁺；
（2）由步骤Ⅱ加入过量铁粉滤液中阳离子为亚铁离子，步骤Ⅲ加入试剂调节溶液pH至5-6.5，试剂不能氧化亚铁离子，强碱性溶液会沉淀亚铁离子，
A．稀硝酸具有氢氧化性能氧化亚铁离子，故A不符合；   
B．氨水是弱碱，可以调节溶液PH，故B符合；
C．氢氧化钠溶液 是强碱溶液，加入会沉淀亚铁离子，故C不符合；     
D．高锰酸钾溶液具有氢氧化性，能氧化亚铁离子，故D不符合；
故选B；
（3）由浓度商和溶度积常数比较分析判断，Q＜Ksp沉淀溶解，Q＞Ksp沉淀溶解，Q=Ksp沉淀溶解达到平衡，溶液中c（Fe²⁺）?c²（OH^-）=1.0×10^-5×（1×10^-6）²=1.0×10^-17＜K_sp[Fe（OH）₂]，故无Fe（OH）₂沉淀生成，
故答案为：否；溶液中c（Fe²⁺）?c²（OH^-）=1.0×10^-5×（1×10^-6）²=1.0×10^-17＜K_sp[Fe（OH）₂]，故无Fe（OH）₂沉淀生成；
（4）步骤Ⅳ的反应温度一般需控制在35℃以下，温度过高碳酸氢铵会分解，温度升高促进亚铁离子的水解，故答案为：防止NH₄HCO₃分解，减少Fe²⁺的水解；
（5）空气中煅烧碳酸亚铁，是碳酸亚铁和氧气反应生成氧化铁和二氧化碳，由原子守恒配平后反应的化学方程式为4FeCO₃+O₂ 

高温  .

 2Fe₂O₃+4CO₂，
故答案为：4FeCO₃+O₂ 

高温  .

 2Fe₂O₃+4CO₂．

点评：本题考查了铁及其化合物性质的分析应用，主要是流程分析理解和反应过程的判断，题目难度中等．