Question

【题目】铁及其化合物在日常生活、生产中应用广泛。

（1）某温度下，Ksp（FeS）＝8.1×10－17，FeS饱和溶液中c（H＋）与c（S2－）之间存在关系：

c2（H＋）·c（S2－）＝1.0×10－22，为了使溶液里c（Fe2＋）达到1 mol·L－1，现将适量FeS投入其饱和溶液中，应调节溶液中的pH约为________（填字母）。

A．2 B．3 C．4 D．5

（2）氧化铁红颜料跟某些油料混合，可以制成防锈油漆。以黄铁矿为原料制硫酸产生的硫酸渣中含Fe2O3、SiO2、Al2O3、MgO等，用硫酸渣制备铁红（Fe2O3）的过程如下：

①酸溶过程中Fe2O3发生反应的离子方程式为_____________；“滤渣A”主要成分的化学式为_______________。

②还原过程中加入FeS2的目的是将溶液中的Fe3＋还原为Fe2＋，而本身被氧化为H2SO4，请完成该反应的离子方程式： FeS2＋____Fe3＋＋______===______Fe2＋＋____SO42－＋______

③氧化过程中，O2、NaOH与Fe2＋反应的离子方程式为________________________。

④为了确保铁红的质量和纯度，氧化过程需要调节溶液的pH的范围是3.2～3.8。

沉淀物	Fe（OH）3	Al（OH）3	Fe（OH）2	Mg（OH）2
开始沉淀pH	2.7	3.8	7.6	9.4
完全沉淀pH	3.2	5.2	9.7	12.4

如果pH过大，可能引起的后果是____________________（几种离子沉淀的pH见上表）。

⑤滤液B可以回收的物质有________（填序号）。

A．Na2SO4 B．Al2（SO4）3 C．Na2SiO3 D．MgSO4

Answer 1

【答案】B Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O SiO2 14 8H2O 15 2 16H＋ 4Fe2＋＋O2＋2H2O＋8OH－===4Fe（OH）3↓[或Fe2＋＋2OH－===Fe（OH）2↓、4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3] Al3＋、Mg2＋形成沉淀，使制得的铁红不纯 ABD

【解析】

（1）根据硫化亚铁的溶度积常数和亚铁离子浓度计算硫离子浓度，再根据氢硫酸的电离平衡常数计算氢离子浓度，最后利用pH计算公式计算溶液的pH；
（2）硫酸渣中含Fe2O3、SiO2、Al2O3、MgO等，稀硫酸溶解主要除去不与酸反应的SiO2，加入FeS2将溶液中的Fe3+还原为Fe2+，再加氢氧化钠和空气，调节溶液的pH的范围是3.2～3.8主要是使三价铁沉淀，而二价镁，三价铝都不沉淀，最后洗涤、烘干、研磨使氢氧化铁分解生成氧化铁，从而得到铁红；
①氧化铁属于碱性氧化物，与酸反应生成盐和水；Fe2O3、Al2O3、MgO都和硫酸反应，二氧化硅不和酸反应；
②根据得失电子守恒和原子守恒来配平，FeS2中S元素的化合价从-1价升高到+6价，2个S原子转移14个电子，Fe3+转移1个电子，则二者的计量数之比为1：14，根据S守恒可知SO42-前面的化学计量数为2，根据氧守恒可知H20前面化学计量数为8，根据H守恒可知H+前化学计量数为16；
③NaOH与Fe2+反应生成的氢氧化亚铁易被氧化；
④根据几种离子沉淀的pH分析；
⑤因加入的是氢氧化钠来调节PH，所以滤液B中应是未沉淀离子的硫酸盐和硫酸钠。

(2)硫酸渣中含Fe2O3、SiO2、Al2O3、MgO等，稀硫酸溶解主要除去不与酸反应的SiO2，加入FeS2将溶液中的Fe3+还原为Fe2+，再加氢氧化钠和空气，调节溶液的pH的范围是3.23.8主要是使三价铁沉淀，而二价镁，三价铝都不沉淀，最后洗涤、烘干、研磨使氢氧化铁分解生成氧化铁，从而得到铁红；

①氧化铁与硫酸反应生成硫酸铁和水，方程式为：Fe2O3+3H2SO4═Fe2(SO4)3+3H2O;因二氧化硅不与硫酸反应，故“滤渣A”主要成份的化学式为SiO2.

故答案为：Fe2O3+3H2SO4═Fe2(SO4)3+3H2O;SiO2；

②FeS2中S元素的化合价从1价升高到+6价，2个S原子转移14个电子，Fe3+转移1个电子，则二者的计量数之比为1:14，根据S守恒可知SO42前面的化学计量数为2，根据氧守恒可知H2O前面化学计量数为8，根据H守恒可知H+前化学计量数为16，则反应的离子方程式为：1FeS2+14Fe3++8H2O═15Fe2++2SO42+16H+，

故答案为：14;8H2O;16H+;15;2;16H+；

③Fe2+与OH反应生成4Fe(OH)2，Fe(OH)2不稳定易被氧气氧化为Fe(OH)3，用化合价升价法配平方程式为4Fe2++O2+2H2O+8OH=4Fe(OH)3↓，

故答案为：4Fe2++O2+2H2O+8OH=4Fe(OH)3↓；

④根据几种离子沉淀的pH，如果pH过大，Al3+、Mg2+形成沉淀，使制得的铁红不纯；

故答案为：Al3+、Mg2+形成沉淀，使制得的铁红不纯；

⑤未沉淀的离子为Na+、Mg2+、Al3+，故滤液B可以回收的物质有：Na2SO4、Al2(SO4)3、MgSO4，

故选：ABD。