Question

已知锌矿渣中含有ZnSO₄、FeS₂、SiO₂、FeSO₄、CuSO₄ 等，利用锌矿渣生产硫酸锌和氧化铁流程如下：

4FeS₂+11O₂ 2Fe₂O₃+8SO₂

已知：i．FeS₂不溶于水和稀酸。

ii．金属离子氢氧化物开始沉淀和沉淀完全时的pH

氢氧化物	Zn(OH)2	Fe(OH)2	Fe(OH)3
开始沉淀时的pH	6.5	7.5	2.2
沉淀完全时的pH	8.5	9.5	3.5

iii．SiO₂难溶于水，可溶于强碱生成一种可溶性盐。

(1)加入H₂O₂的目的是________。

(2)检验滤液1中不含Fe³⁺的方法是________，滤液1加入锌粉的作用是_____________（用离子方程式表示）。

(3)滤渣1的成分主要有 _________（写化学式），加入NaOH碱浸时反应的离子方程式是__________。

(4)用NaOH进行碱浸时，氧化铁含量与碱浸温度、碱浸时间关系如图所示，碱浸的最佳温度和时间为__________。

(5)传统钢铁冶炼高耗能、高污染，科学家寻找绿色环保的钢铁冶炼技术，通过电解的方法将铁矿石中的氧化铁（熔融态）变成金属铁。电解的示意图如图所示，请在图中标出两极名称及离子运动方向___________，并写出阴极电极反应式_______。

Answer

氧化Fe2+为Fe(OH)3而沉淀 取少量滤液1于试管中，滴加KSCN溶液，若不显红色，则证明不含Fe3+ Zn+Cu2+= Zn2++Cu SiO2 、Fe(OH)3 、FeS2 SiO2+2OH-=SiO32-+H2O 120℃1h 阴极：Fe3++3e-=Fe

【解析】

锌矿渣中含有ZnSO4、FeS2、SiO2、FeSO4、CuSO4 等，充分水浸，加入过氧化氢可将亚铁离子氧化，调节溶液pH=5.2可生成氢氧化铁沉淀，过滤，滤液1主要含有ZnSO4、CuSO4，加入锌粉置换出铜，滤液经蒸发浓缩可得硫酸锌；滤渣1主要含有SiO2、Fe(OH)3、FeS2（题目所给信息：FeS2不溶于水和稀酸），煅烧时发生反应4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2、2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O；煅烧后加入氢氧化钠溶液碱浸，SiO2与氢氧化钠溶液反应，可生成硅酸钠形成溶液，过滤得到的滤渣则主要为氧化铁，洗涤干燥后得到氧化铁，以此解答该题。

(1)加入H2O2，调节pH，可氧化Fe2+为Fe(OH)3而沉淀，故答案为：氧化Fe2+为Fe(OH)3而沉淀；
(2)铁离子与KSCN反应，检验滤液1中不含Fe3+的方法是取少量滤液1于试管中，滴加KSCN溶液，若不显红色，则证明不含Fe3+，滤液1加入锌粉可置换出铜，发生Zn+Cu2+=Zn2++Cu，
故答案为：取少量滤液1于试管中，滴加KSCN溶液，若不显红色，则证明不含Fe3+； Zn+Cu2+=Zn2++Cu；
(3)由以上分析可知滤渣1为SiO2、Fe(OH)3、FeS2，加入NaOH碱浸时反应的离子方程式是SiO2+2OH-=SiO32-+H2O，
故答案为：SiO2、Fe(OH)3、FeS2；SiO2+2OH-=SiO32-+H2O；
(4)由图象可知，温度为120℃时氧化铁的含量最高，碱浸1h 时氧化铁含量较高，且之后上升不明显，故答案为：120℃、1h；
(5)电解时，氧离子向阳极移动，铁离子向阴极移动，阴极发生还原反应生成铁，电极反应式为Fe3++3e-=Fe，图象可表示为，
故答案为：；Fe3++3e-=Fe。