Question

高纯氧化铁是现代电子工业的重要材料。以下是用硫酸厂产生的烧渣(主要成分为Fe₂O₃、Fe₃O₄、FeO、SiO₂)为原料制备高纯氧化铁(软磁a-Fe₂O₃)的生产流程示意图：

（1）酸浸时，常需将烧渣粉碎、并加入过量H₂SO₄，其目的是           ；滤渣的主要成分为            (填化学式)。

（2）加入FeS₂时，发生反应②的离子方程式为                。

（3）加入NH₄HCO₃目的是           。“沉淀”时，pH不宜过高，否则制备的FeCO₃中可能混有的杂质是         。检验FeCO₃是否洗涤干净的方法是               。

（4）煅烧时，发生反应④的化学方程式为            。

Answer

（1）提高铁元素的浸出率，同时抑制铁离子的水解；SiO2；

（2）FeS2+14Fe3++8H2O=15Fe2++2SO42-+16H+

（3）中和溶液中的酸，调节溶液的pH,使Fe2+全部转化为FeCO3； Fe(OH)2；取最后一次洗涤液少量放入试管，滴加盐酸酸化的氯化钡溶液，若无沉淀生成，说明洗涤干净；

（4）4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2 ；

【解析】

试题分析：（1）烧渣(主要成分为Fe2O3、Fe3O4、FeO、SiO2)，酸浸时Fe2O3、Fe3O4、FeO能与稀硫酸反应得到Fe2+、Fe3+，酸浸时，常需将烧渣粉碎，通过增大接触面积，提高铁元素的浸出率，因亚铁离子、铁离子都易水解呈酸性，通过加入过量H2SO4，抑制铁离子的水解，SiO2不能与稀硫酸反应，因此酸浸、过滤后滤渣主要成分为SiO2，故答案为：提高铁元素的浸出率，同时抑制铁离子的水解；SiO2；

（2）滤液中加入FeS2将Fe3+还原为Fe2+，-1价的硫被氧化成+6价的硫，FeS2～SO42-，失去14e-，Fe3+～Fe2+，得到e-，最小公倍数为14，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒，离子反应方程式为：FeS2+14Fe3++8H2O=15Fe2++2SO42-+16H+，故答案为：FeS2+14Fe3++8H2O=15Fe2++2SO42-+16H+；

（3）NH4HCO3能和酸反应硫酸铵和二氧化碳，同时能调节溶液的PH，使Fe2+全部转化为FeCO3，二价铁离子在pH值为7.6左右转化为氢氧化亚铁沉淀，所以制备FeCO3应控制溶液pH不宜过高，否则会产生氢氧化铁沉淀；过滤得碳酸亚铁，滤液中有硫酸铵，所以检验FeCO3是否洗净，就是检验洗涤滤液中是否有硫酸根离子，所以操作为取最后一次洗涤滤液，滴加盐酸酸化排除碳酸根离子的干扰，滴加盐酸酸化的氯化钡溶液，若无沉淀生成，说明洗涤干净，故答案为：中和溶液中的酸，调节溶液的pH，使Fe2+全部转化为FeCO3；Fe(OH)2；取最后一次洗涤液少量放入试管，滴加盐酸酸化的氯化钡溶液，若无沉淀生成，说明洗涤干净；

（4）根据流程可知煅烧后的产物为二氧化碳，同时得到氧化铁，则生成物为Fe2O3、CO2，反应物为碳酸盐和氧气，所以化学反应方程式为：4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2，故答案为：4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2。

【考点定位】考查制备实验方案的设计

【名师点晴】本题考查物质的制备和分离操作，侧重于学生分析能力、实验能力和综合运用化学知识能力的考查，为高考常见题型。在烧渣(主要成分为Fe2O3、Fe3O4、FeO、SiO2)中加入硫酸，铁的氧化物转化为铁离子、亚铁离子，SiO2不与酸反应，过滤后所得滤渣为SiO2，滤液中加入FeS2将Fe3+还原为Fe2+，过滤后在滤液中加入碳酸氢铵可生成FeCO3，高温煅烧可得Fe2O3，滤液硫酸铵为铵盐，可作为氮肥施用。注意根据实验流程以及相关物质的性质解答该题。