Question

【题目】以黄铁矿为原料制硫酸会产生大量的废渣，合理利用废渣可以减少环境污染，变废为宝。工业上利用废渣(含Fe2＋、Fe3＋的硫酸盐及少量CaO和MgO)制备高档颜料铁红(Fe2O3)和回收(NH4)2SO4，具体生产流程如下：

(1)在废渣溶解操作时，应选用________溶解(填字母)。

A．氨水 B．氢氧化钠溶液 C．盐酸 D．硫酸

(2) 为了提高废渣的浸取率，可采用的措施有哪些？_______________（至少写出两点）。

(3)物质A是一种氧化剂，工业上最好选用________(供选择使用的有：空气、Cl2、MnO2)，其理由是_______________。氧化过程中发生反应的离子方程式为_________________。

(4)根据如图有关数据，你认为工业上氧化操作时应控制的条件(从温度、pH和氧化时间三方面说明)是：______________________________________________________。

(5) 铵黄铁矾中可能混有的杂质有Fe(OH)3、________。

(6) 铵黄铁矾的化学式可表示为(NH4)xFey(SO4)z(OH)w，其化学式可通过下列实验测定：

① 称取一定质量的样品加入稀硝酸充分溶解，将所得溶液转移至容量瓶并配制成100.00 mL溶液A。

② 量取25.00 mL溶液A，加入盐酸酸化的BaCl2溶液至沉淀完全，过滤、洗涤、干燥至恒重，得到白色固体9.32 g。

③ 量取25.00 mL溶液A，加入足量NaOH溶液，加热，收集到标准状况下气体448mL，同时有红褐色沉淀生成。

④ 将步骤③所得沉淀过滤、洗涤、灼烧，最终得固体4.80 g。

通过计算，可确定铵黄铁矾的化学式为___________________________。（已知铵黄铁矾的摩尔质量为960gmol-1,计算过程中不考虑固体损失和气体溶解。

Answer 1

【答案】 D 将废渣粉碎、加热、搅拌等 空气 原料易得，成本低，不产生污染，不引入杂质 4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O 溶液温度控制在80 ℃，pH控制在1.5，氧化时间为4 h左右 Ca(OH)2、Mg(OH)2、CaSO4 (NH4)2Fe6(SO4)4(OH)12

【解析】（1）由已知结合流程，废渣中含有Fe2＋、Fe3＋的硫酸盐及少量CaO和MgO，故废渣溶解操作时，应选用硫酸溶解比较合适，答案选D。

（2）为了提高废渣的浸取率，可以将废渣进一步粉碎，以增大固体的表面积提高反应速率，还可以采用加热、搅拌等方法。

（3）废渣溶解后，加入氧化剂将Fe2+氧化为Fe3+，提供的三种氧化剂中只有空气（O2）是绿色氧化剂，原料易得、成本低、氧化Fe2+不产生污染、不会引入新杂质，故最好选用空气；反应化学方程式为：4Fe2+＋O2＋4H+=4Fe3+＋2H2O。

（4）由三条曲线可得，相同时间内，80 ℃、pH=1.5时，Fe2＋的转化率最高，故应选该条件，浸取4小时之后再延长时间转化率提高不大，故浸取4小时较合适，综上分析，工业上氧化操作时应控制的条件是：溶液温度控制在80 ℃，pH控制在1.5，氧化时间为4 h左右。

（5）氧化后的溶液，加氨水结晶，所得沉淀除了铵黄铁矾晶体外，Fe3+、Mg2+、Ca2+也会沉淀析出，故铵黄铁矾中可能混有的杂质有Fe(OH)3、Mg(OH)2、Ca(OH)2、CaSO4。

（6）由②得，n（SO42-）=n（BaSO4）=9.32g÷233gmol-1=0.04mol；由③得，n（NH4+）=n（NH3）=0.448L÷22.4Lmol-1=0.02mol；由④得，n（Fe）=2n（Fe2O3）=2×4.8g÷160gmol-1=0.06mol；所以，结合(NH4)xFey(SO4)z(OH)w，可设为(NH4)xFe3x(SO4)2x(OH)w，由正负化合价代数和为0得：w=6x，又因为(NH4)xFey(SO4)z(OH)w的摩尔质量为960gmol-1，所以化学式为：(NH4)2Fe6(SO4)4(OH)12