Question

铁红(Fe₂O₃)常用于油漆、油墨及橡胶工业。工业上以一定质量的硫铁矿烧渣(主要成分为Fe₂O₃、Fe₃O₄，另含少量难溶杂质)为主要原料制备铁红的一种工艺流程如下：

已知：某些过渡元素(如Cu、Fe、Ag等)的离子能与NH₃、H₂O、OH^－、SCN^－等形成可溶性配合物。

(1) 工业常将硫铁矿烧渣经过粉碎后再进行“酸浸”，其目的是________。

(2) “酸浸”时加入的硫酸不宜过量太多的原因是________。

(3) “过滤1”所得滤液中含有的阳离子有________。

(4) “沉淀”过程中，控制NH₄HCO₃用量不变，铁的沉淀率随氨水用量变化如右图所示。当氨水用量超过一定体积时，铁的沉淀率下降。其可能的原因是________。

(5) “过滤2”所得滤渣的主要成分为FeOOH和FeCO₃，所得滤液中的主要溶质是________(填化学式)。

(6) 写出FeCO₃在空气中焙烧生成铁红的化学方程式：________。

Answer

增大反应物接触面积，加快反应速率，提高烧渣浸出率 过量太多会增加沉淀过程氨水的用量 Fe2＋、Fe3＋、H＋ 氨水与铁的氢氧化物反应生成可溶性配合物 (NH4)2SO4 4FeCO3＋O22Fe2O3＋4CO2

【解析】

在硫铁矿渣中加入硫酸酸浸后过滤1去掉不溶物滤渣，滤液中加入氨水和碳酸氢铵调节溶液pH，过滤后得到滤液，而滤渣在空气中焙烧可得铁红Fe2O3，据此分析。

在硫铁矿渣中加入硫酸酸浸后过滤1去掉不溶物滤渣，滤液中加入氨水和碳酸氢铵调节溶液pH，过滤后得到滤液，而滤渣在空气中焙烧可得铁红Fe2O3。

(1)为增大反应物接触面积，加快反应速率，提高烧渣浸出率，工业常将硫铁矿烧渣经过粉碎后再进行“酸浸”；

(2) “酸浸”时加入的硫酸不宜过量太多，否则过量太多会增加沉淀过程氨水的用量；

(3) Fe2O3、Fe3O4与硫酸反应生成硫酸亚铁和硫酸铁，且硫酸过量，故“过滤1”所得滤液中含有的阳离子有Fe2＋、Fe3＋、H＋；

(4) 根据图中信息可知，当氨水用量超过一定体积时，铁的沉淀率下降。可能的原因是氨水与铁的氢氧化物反应生成可溶性配合物；

(5) “过滤2”所得滤渣的主要成分为FeOOH和FeCO3，根据流程可知，铵根离子及硫酸根离子均未转化为沉淀而留在滤液中，故所得滤液中的主要溶质是(NH4)2SO4；

(6) FeCO3在空气中焙烧生成铁红Fe2O3，同时生成CO2，反应的化学方程式为：4FeCO3＋O22Fe2O3＋4CO2。