Question

【题目】γ-Fe2O3在磁性、催化、气敏等方面用途非常广泛，以硫铁矿烧渣（含Fe2O3、SiO2、CaO、Al2O3等）为原料生产γ-Fe2O3的流程如下：

（1）“还原焙烧”时，焦炭的作用是______________，起还原作用的主要物质是__________（填化学式）。

（2）“浸取”时，为提高铁的浸取率，可采取的措施除粉碎焙烧后的熔体、适当增大硫酸的用量外，还可采取的措施有______________（任写一条）。

（3）“过滤”前，将溶液的pH调至5～5.5的目的是将Al3+转化为___________（填化学式）。

（4）“缓慢干燥”生成铁黄的化学方程式为_____________。

（5）经上述流程制得的γ-Fe2O3中含有少量FeO和Al2O3杂质，某课题小组称取8.1380gγ-Fe2O3样品，溶于100mL2.00mol/LH2SO4溶液中，完全溶解后加入过量H2O2溶液，然后加入1.00mol/L的NaOH溶液，生成固体的质量与加入NaOH溶液体积的关系如图，则该样品中γ-Fe2O3的百分含量为___________（百分数保留到小数点后两位）。

Answer 1

【答案】

（1）燃烧提供热量和产生还原剂（2分）；CO（1分）

（2）充分搅拌（或适当延长浸取时间等其他合理答案）（1分）

（3）Al(OH)3(1分)

（4）4Fe(OH)2+O2=4FeOOH+2H2O(2分)

（5）98.30%(2分)

【解析】

试题分析：（1）“还原焙烧”时，焦炭与氧气反应产生CO作还原剂，将三价铁转化为二价铁。所以焦炭的作用是燃烧提供热量和产生还原剂，起还原作用的主要物质是CO。

（2）“浸取”时，为提高铁的浸取率，可采取的措施除粉碎焙烧后的熔体、适当增大硫酸的用量外，还可以充分搅拌、适当延长浸取时间等。

（3）硫铁矿烧渣中含Fe2O3、SiO2、CaO、Al2O3等，应将SiO2、CaO、Al2O3等杂质处理除去，所以将溶液的pH调至5～5.5，目的是将Al3+转化为Al(OH)3。

（4）硫酸亚铁溶液加入氨水后转化为Fe(OH)2，在氧气作用下转化为铁黄FeOOH，所以“缓慢干燥”生成铁黄的化学方程式为4Fe(OH)2+O2=4FeOOH+2H2O。

（5）在样品中加入H2SO4溶液后发生的反应有Fe2O3 + 3H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 3H2O，FeO + H2SO4 = FeSO4 + H2O，Al2O3 + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2O。再加入过量H2O2溶液将Fe2 + 氧化为Fe3 + 。由图像可知，O→A为NaOH中和过量的H2SO4，A→B为Al3+、Fe3+生成Al(OH)3、Fe(OH)3沉淀，B→C为Al(OH)3溶解。最后剩余的固体只有Fe(OH)3沉淀。B→C固体质量减少10.9095－10.7535=0.156g，即Al(OH)3为0.156g，为0.002mol，根据铝元素守恒，可得为Al2O3为0.001mol，质量为0.078g。最后剩余的固体只有Fe(OH)3沉淀，质量为10.7535g，为0.1005mol，即铁元素总物质的量为0.1005mol。100mL2.00mol/LH2SO4为0.2mol，与0.001molAl2O3反应用掉0.003mol，与93mL1.00mol/L的NaOH反应用掉0.0465mol，则与FeO和Fe2O3反应共用H2SO4为0.2mol－0.003mol－0.0465mol=0.1505mol。设Fe2O3为amol，则FeO为（0.1005－2a）mol，根据反应方程式可得3a+（0.1005－2a）=0.1505。求解可得a=0.05mol。则该样品中γ-Fe2O3的百分含量为=98.30%。