Question

某工厂产生的烧渣(主要含FeO、Fe₂O₃，还有一定量的SiO₂)可用于制备绿矾（FeSO₄·xH₂O)，工艺流程如下图所示:：

资料1: SiO₂不溶于水，也不与稀硫酸反应；

资料2:  +2价的铁元素容易被空气中的氧气氧化。

（1）“浸取”步骤中，FeO、Fe₂O₃和稀硫酸发生反应的化学方程式为：FeO+ H₂SO₄= FeSO₄+ H₂O、_________，为提高“浸取”步骤的反应速率，除了采取“搅拌”和“使用催化剂”外，还可采取的具体措施有________（写1条）。

（2）“浸取”、“过滤”步骤后，滤液中的溶质有_________。

（3）“还原”转化的化学反应原理为：SO₂+Fe₂(SO₄)₃+2H₂O=2FeSO₄+2H₂SO₄，该步骤的主要目的是______。

（4）FeSO₄溶液经过蒸发浓缩、______________、过滤、洗涤、低温干燥后得到FeSO₄·xH₂O晶体；低温干燥的目的是______________。

（5）以上结晶过程最好在氮气环境中进行，氮气的作用是___________。

Answer

适当增大硫酸的浓度，升高温度，将烧渣粉碎等 FeSO4、H2SO4、Fe2(SO4)3 将Fe2(SO4)3转化为FeSO4（或将Fe3+转化为Fe2+） 降温结晶 避免绿矾在干燥过程中受热分解或失去结晶水 防止绿矾在空气中被氧气氧化

【解析】

氧化亚铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和水，氧化铁和稀硫酸反应生成硫酸铁和水。

（1）氧化铁和稀硫酸反应生成硫酸铁和水，故“浸取”步骤中，FeO、Fe2O3和稀硫酸发生反应的化学方程式为：、，增大反应物的接触面积或升高温度均可以加快反应速率，故为提高“浸取”步骤的反应速率，除了采取“搅拌”和“使用催化剂”外，还可采取的具体措施有适当增大硫酸的浓度，升高温度，将烧渣粉碎等。

（2）浸取步骤氧化亚铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和水，氧化铁和稀硫酸反应生成硫酸铁和水，二氧化硅和稀硫酸不反应，过滤掉二氧化硅，则滤液中的溶质有生成的硫酸亚铁、硫酸铁和过量的稀硫酸，故“浸取”、“过滤”步骤后，滤液中的溶质有FeSO4、H2SO4、Fe2(SO4)3。

（3）“还原”转化的化学反应原理为：，故该步骤的主要目的是将Fe2(SO4)3转化为FeSO4（或将Fe3+转化为Fe2+）。

（4）FeSO4溶液经过蒸发浓缩、降温结晶、过滤、洗涤、低温干燥后得到FeSO4·xH2O晶体；低温干燥的目的是避免绿矾在干燥过程中受热分解或失去结晶水。

（5）+2价的铁元素容易被空气中的氧气氧化，故以上结晶过程最好在氮气环境中进行，氮气的作用是防止绿矾在空气中被氧气氧化。