Question

一种利用H₂C₂O₄(草酸)作助溶剂，酸浸提取硫酸烧渣(主要含Fe₂O₃、FeO、SiO₂等)制备铁红并回收副产物硫酸铵的工艺流程如图：

已知：H₂C₂O₄可沉淀Ca²⁺、Fe²⁺等金属离子，可与Fe³⁺生成[Fe(C₂O₄)₃]^3-，在硫酸作用下可热分解生成CO和CO₂。

(1)用50%的硫酸“酸浸”时，反应液的温度、H₂C₂O₄的加入量对铁浸取率的影响分别如图1、图2所示：

①“硫酸烧渣”中Fe₂O₃与H₂SO₄反应的化学方程式为___。

②图1中，反应液的温度高于95℃时，铁浸取率开始降低，其原因是___。

③图2中，H₂C₂O₄加入量在5～20%时，铁浸取率随加入量的增大而增大，其原因是__；H₂C₂O₄加入量超过20%时，铁浸取率反而开始降低，其原因是___。

(2)“沉铁”时发生的主要反应的离子方程式为____。

(3)由“过滤1”的滤渣制备铁红的“操作X”为___。

Answer

Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O 体系中H2C2O4(C2O)发生分解，助溶作用减弱 该范围内增大H2C2O4的量，有利于[Fe(C2O4)3]3-生成 过量的H2C2O4将酸浸液中的Fe2+转化为FeC2O4沉淀 Fe(C2O4)3]3-+3NH3·H2O=Fe(OH)3↓+3C2O+3NH 高温焙烧(或煅烧)

【解析】

H2C2O4可沉淀Ca2+、Fe2+等金属离子，可与Fe3+生成[Fe(C2O4)3]3-，在硫酸作用下可热分解生成CO和CO2。硫酸烧渣(主要含Fe2O3、FeO、SiO2等)用硫酸和草酸浸取后的溶液中含有[Fe(C2O4)3]3-，Fe2+，浸渣中主要含有二氧化硅；加入双氧水将亚铁离子氧化生成铁离子，再加入氨水将[Fe(C2O4)3]3-转化为氢氧化铁沉淀，过滤1后的滤液中主要含有硫酸铵和草酸铵，结晶得到硫酸铵晶体，母液中主要含有草酸铵，可以循环利用；过滤1的固体为氢氧化铁，热分解即可得到铁红(氧化铁)，据此分析解答。

(1)①Fe2O3与H2SO4反应生成硫酸铁和水，反应的化学方程式为Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O，故答案为：Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O；

②根据题意，H2C2O4可沉淀Ca2+、Fe2+等金属离子，可与Fe3+生成[Fe(C2O4)3]3-，在硫酸作用下可热分解生成CO和CO2。图1中，反应液的温度高于95℃时，体系中H2C2O4(C2O)发生分解，助溶作用减弱，导致铁浸取率开始降低，故答案为：体系中H2C2O4(C2O)发生分解，助溶作用减弱；

③H2C2O4可与Fe3+生成[Fe(C2O4)3]3-，H2C2O4加入量在5～20%时，该范围内增大H2C2O4的量，有利于[Fe(C2O4)3]3-生成，使得铁浸取率随加入量的增大而增大；H2C2O4加入量超过20%时，过量的H2C2O4将酸浸液中的Fe2+转化为FeC2O4沉淀，使得铁浸取率反而开始降低，故答案为：该范围内增大H2C2O4的量，有利于[Fe(C2O4)3]3-生成；过量的H2C2O4将酸浸液中的Fe2+转化为FeC2O4沉淀；

(2)“沉铁”时氨水与[Fe(C2O4)3]3-反应生成氢氧化铁沉淀，反应的离子方程式为Fe(C2O4)3]3- +3NH3·H2O=Fe(OH)3↓+3C2O+3NH，故答案为：Fe(C2O4)3]3- +3NH3·H2O=Fe(OH)3↓+3C2O+3NH；

(3)“过滤1”的滤渣为氢氧化铁，将氢氧化铁加热分解即可制备铁红，因此“操作X”为高温焙烧(或煅烧)，故答案为：高温焙烧(或煅烧)。