Question

12．某硫酸廠產(chǎn)生的燒渣（主要含F(xiàn)e₂O₃、FeO，還有一定量的SiO₂）可用于制備FeCO₃，其流程如下：

已知：“還原”時(shí)，F(xiàn)eS₂與H₂SO₄不反應(yīng)，F(xiàn)e³⁺通過(guò)反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ被還原，其中反應(yīng)Ⅰ如下：
FeS₂+14Fe³⁺+8H₂O=15Fe²⁺+2SO₄^2-+16H⁺
（1）加入FeS₂還原后，檢驗(yàn)Fe³⁺是否反應(yīng)完全的試劑為KSCN溶液．
（2）所得FeCO₃需充分洗滌，檢驗(yàn)是否洗凈的方法是取最后一次洗滌濾液，滴加氯化鋇溶液，看溶液是否有沉淀，若無(wú)沉淀，則已經(jīng)洗滌干凈．“沉淀”時(shí)，pH不宜過(guò)高，否則制備的FeCO₃中可能混有的雜質(zhì)是氫氧化鐵．
（3）①寫(xiě)出“還原”時(shí)反應(yīng)Ⅱ的離子方程式：2Fe³⁺+S^2-=2Fe²⁺+S↓．
②“還原”前后溶液中部分離子的濃度見(jiàn)下表（溶液體積變化或略不計(jì)）：

離子	離子濃度（mol•L-1）
	還原前	還原后
Fe2+	0.10	2.5
SO42-	3.5	3.7

請(qǐng)計(jì)算反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ中被還原的Fe³⁺的物質(zhì)的量之比（寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程）．

Answer 1

分析 燒渣（主要含F(xiàn)e₂O₃、FeO，還有一定量的SiO₂）用硫酸浸取，過(guò)濾后濾液中含有硫酸鐵、硫酸亞鐵、未反應(yīng)的硫酸，濾渣為二氧化硅，用二硫化亞鐵礦還原Fe³⁺后過(guò)濾，得濾液中含有硫酸亞鐵，向?yàn)V液中加入碳酸銨，過(guò)濾得碳酸亞鐵，濾液中有硫酸銨，
（1）檢驗(yàn)Fe³⁺常用KSCN溶液，看溶液是否呈血紅色；
（2）過(guò)濾得碳酸亞鐵，濾液中有硫酸銨，所以檢驗(yàn)FeCO₃是否洗凈，就是檢驗(yàn)洗滌濾液中是否有硫酸根離子；“沉淀”時(shí)，pH過(guò)高時(shí)溶液中的亞鐵離子會(huì)生成氫氧化亞鐵，進(jìn)而生成氫氧化鐵，據(jù)此答題；
（3）①根據(jù)流程可知，“還原”時(shí)反應(yīng)Ⅱ有硫產(chǎn)生，應(yīng)為硫離子與鐵離子之間的氧化還原反應(yīng)，據(jù)此書(shū)寫(xiě)反應(yīng)的離子方程式；
②根據(jù)表可知，反應(yīng)Ⅰ中生成的硫酸根的濃度為0.2mol•L^-1，據(jù)此計(jì)算出反應(yīng)Ⅰ中被還原的Fe³⁺的物質(zhì)的量，同時(shí)計(jì)算出生成的亞鐵離子的濃度，兩個(gè)反應(yīng)中共生成的亞鐵離子的濃度為2.4mol•L^-1，可求得反應(yīng)Ⅱ中生成的亞鐵離子，進(jìn)而計(jì)算出Ⅰ、Ⅱ中被還原的Fe³⁺的物質(zhì)的量濃度，據(jù)此答題．

解答 解：燒渣（主要含F(xiàn)e₂O₃、FeO，還有一定量的SiO₂）用硫酸浸取，過(guò)濾后濾液中含有硫酸鐵、硫酸亞鐵、未反應(yīng)的硫酸，濾渣為二氧化硅，用二硫化亞鐵礦還原Fe³⁺后過(guò)濾，得濾液中含有硫酸亞鐵，向?yàn)V液中加入碳酸銨，過(guò)濾得碳酸亞鐵，濾液中有硫酸銨，
（1）檢驗(yàn)Fe³⁺常用KSCN溶液，看溶液是否呈血紅色，所以檢驗(yàn)Fe³⁺是否反應(yīng)完全的試劑為KSCN溶液，
故答案為：KSCN溶液；
（2）過(guò)濾得碳酸亞鐵，濾液中有硫酸銨，所以檢驗(yàn)FeCO₃是否洗凈，就是檢驗(yàn)洗滌濾液中是否有硫酸根離子，所以操作為取最后一次洗滌濾液，滴加氯化鋇溶液，看溶液是否有沉淀，若無(wú)沉淀，則已經(jīng)洗滌干凈，“沉淀”時(shí)，pH過(guò)高時(shí)溶液中的亞鐵離子會(huì)生成氫氧化亞鐵，進(jìn)而生成氫氧化鐵，
故答案為：取最后一次洗滌濾液，滴加氯化鋇溶液，看溶液是否有沉淀，若無(wú)沉淀，則已經(jīng)洗滌干凈；氫氧化鐵；
（3）①根據(jù)流程可知，“還原”時(shí)反應(yīng)Ⅱ有硫產(chǎn)生，應(yīng)為硫離子與鐵離子之間的氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為2Fe³⁺+FeS₂=3Fe²⁺+2S↓，
故答案為：2Fe³⁺+FeS₂=3Fe²⁺+2S↓；
②根據(jù)表可知，反應(yīng)Ⅰ中生成的硫酸根的濃度為0.2mol•L^-1，據(jù)反應(yīng)FeS₂+14Fe³⁺+8H₂O=15Fe²⁺+2SO₄^2-+16H⁺可知，反應(yīng)Ⅰ中被還原的Fe³⁺的物質(zhì)的量濃度為1.4mol•L^-1，同時(shí)計(jì)算出生成的亞鐵離子的濃度為1.5mol•L^-1，兩個(gè)反應(yīng)中共生成的亞鐵離子的濃度為2.4mol•L^-1，所以反應(yīng)Ⅱ中生成的亞鐵離子濃度為0.9mol•L^-1，根據(jù)2Fe³⁺+S^2-=2Fe²⁺+S↓可知，Ⅱ中被還原的Fe³⁺的物質(zhì)的量濃度為0.6mol•L^-1，所以反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ中被還原的Fe³⁺的物質(zhì)的量之比為1.4mol•L^-1：0.6mol•L^-1=7：3，
答：反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ中被還原的Fe³⁺的物質(zhì)的量之比為7：3．

點(diǎn)評(píng) 本題以化學(xué)工藝流程為載體，考查離子方程式書(shū)寫(xiě)、離子檢驗(yàn)、熱化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)、化學(xué)計(jì)算等，需要學(xué)生熟練掌握元素化合物知識(shí)，（3）中計(jì)算為易錯(cuò)點(diǎn)、難點(diǎn)，能較好的考查學(xué)生分析計(jì)算能力．