Question

【题目】一种用硫酸烧渣(主要成分Fe2O3、FeO、Fe3O4、FeS2、SiO2)制备铵黄铁矾[(NH4)xFey(SO4)z(OH)n，其中Fe为+3价]的工艺流程如下：

回答下列问题：

（1）焙烧前需进行“粉磨”的目的是_______________；硫酸烧渣加褐煤高温焙烧的主要目的是__________。

（2）“焙烧”的温度与“浸取”时浸出率的关系如下图1所示，超过800℃时，浸出率开始降低，其原因是缺少_____________________；

（3）步骤④Fe2+的氧化率随控制条件及时间的变化关系如上图2所示，适宜的条件为 _________选填I、II、III、IV)。从滤液中可回收的产品是________________(填化学式)。

（4）为测定产品铵黄铁矾的化学式，进行以下实验：

步骤1：取19.2 g铵黄铁矾，加足量的稀盐酸溶解，将所得溶液分为A、B两等份；

步骤2：向A中加入足量的NaOH溶液并加热，共收集到0.448L NH3(标准状况下）过滤后将所得滤渣洗涤干燥并灼烧至质量不再变化，可得4 8 g固体残渣；

步骤3：向B中加入足量的BaCl2溶液，过滤洗涤干燥，可得9. 32 g固体残渣。

则产品铵黄铁矾的化学式为_______________。

Answer 1

【答案】 提高焙烧时高价铁的还原率并提高焙烧反应速率 将Fe2O3、Fe3O4还原为FeO并将FeS2转化为FeO，部分FeO与SiO2形成硅酸盐难以浸出 I (NH4)2SO4 NH4Fe3(SO4)2(OH)6

【解析】(1)焙烧前进行“粉磨”，可以增大烧渣与空气的接触面积，提高焙烧时高价铁的还原率并提高焙烧反应速率；硫酸烧渣加褐煤高温焙烧，可以将烧渣中的Fe2O3、Fe3O4还原为FeO并将FeS2转化为FeO，故答案为：提高焙烧时高价铁的还原率并提高焙烧反应速率；将Fe2O3、Fe3O4还原为FeO并将FeS2转化为FeO；

(2)“焙烧”的温度与“浸取”时浸出率的关系如下图1所示，超过800℃时，浸出率开始降低，可能是部分FeO与SiO2形成硅酸盐难以浸出，故答案为：部分FeO与SiO2形成硅酸盐难以浸出；

(3)根据图2，步骤④中Fe2+的氧化率，I＞II＞III＞IV，适宜的条件为I。此时亚铁离子几乎全部被氧化，制得铵黄铁矾，滤液中只存在硫酸铵，故答案为：I；(NH4)2SO4；

(4)步骤1：取19.2 g铵黄铁矾，加足量的稀盐酸溶解，将所得溶液分为A、B两等份；步骤2：向A中加入足量的NaOH溶液并加热，共收集到0.448L NH3(标准状况下)，氨气的物质的量为=0.02mol，即含有0.02mol NH4+，质量为0.36g；过滤后将所得滤渣洗涤干燥并灼烧至质量不再变化，可得1 8 g固体残渣，残渣为氧化铁，物质的量为=0.03mol，即含有0.06mol Fe3+，质量为3.36g；步骤3：向B中加入足量的BaCl2溶液，过滤洗涤干燥，可得9. 32 g固体残渣，该残渣为硫酸钡，物质的量为=0.04mol，即含有0.04mol SO42-，质量为3.84g；根据上述分析，每份铵黄铁矾中含有的OH-的质量为-0.36g -3.36g -3.84g=2.04g，物质的量为=0.12mol，铵黄铁矾中n(NH4+):n(Fe3+):n(SO42-):n(OH-)=0.02mol: 0.06mol: 0.04mol: 0.12mol=1:3:2:6，因此铵黄铁矾的化学式为NH4Fe3(SO4)2(OH)6，故答案为：NH4Fe3(SO4)2(OH)6。