Question

磷酸铁(FePO₄)常用作电极材料、陶瓷及制药等。以硫铁矿(主要成分是FeS₂及少量SiO₂、Fe₃O₄)为原料制备磷酸铁的流程如下：

(1)焙烧时FeS₂转化为Fe₂O₃，该反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为___________。

(2)“酸浸”时为加速溶解，采取的措施有_________________________________(任写两种)。

(3)滤渣1是___________。

(4)氧化步骤是将少量的Fe^2＋转化为Fe^3＋，试剂R最好选择___________(填字母)。

A.KMnO₄       B.H₂O₂       C.稀硝酸

(5)写出沉铁时反应的离子方程式______________________________________________。

(6)1 t硫铁矿中含FeS₂ a mol、Fe₃O₄ b mol，按上述流程生成c t的FePO₄，则FePO₄的产率为__________________。(用含a、b、c的算式表示，不必化简)

Answer

11:4 加热、搅拌（适当增加硫酸浓度、粉碎等） SiO2 B HPO+Fe3+ = FePO4↓+H+ ×100%

【解析】

硫铁矿含有FeS2、SiO2、Fe3O4，焙烧时FeS2转化为Fe2O3，SiO2不与稀硫酸反应，酸浸时滤渣1为SiO2，在酸性环境下加入氧化剂将亚铁离子氧化为铁离子，氧化剂可以选择过氧化氢，最后加入(NH4)2HPO4沉铁，得到磷酸铁(FePO4)。

(1)焙烧时FeS2与O2反应生成Fe2O3和SO2，其反应方程式为：4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2，FeS2中Fe元素的化合价由+2价升至+3价、S元素的化合价由-1价升至+4价，FeS2为还原剂，O元素的化合价由0价降至-2价，O2为氧化剂，氧化剂与还原剂物质的量之比为11:4，故答案为：11:4；

(2)“酸浸”时为加速溶解，可加热、搅拌、适当增加硫酸浓度、粉碎等，故答案为：加热、搅拌（适当增加硫酸浓度、粉碎等）；

(3)“酸浸”时铁的氧化物溶于酸，而SiO2不溶于硫酸，所以滤渣1为SiO2，故答案为：SiO2；

(4)R将Fe2+氧化为Fe3+，可以选用H2O2，如果选用KMnO4会引入Mn2+等杂质，如果选用稀硝酸会产生NO污染，故答案为：B；

(5)沉铁时生成FePO4，反应的离子方程式为：HPO+Fe3+ = FePO4↓+H+，故答案为：HPO+Fe3+ = FePO4↓+H+；

(6) 1 t硫铁矿中含FeS2 a mol、Fe3O4 b mol，1 t硫铁矿中含铁量为：n（Fe） = ( a+3b) mol，理论上能生成FePO4 为：(a+3b)×151×10-6 t，所以FePO4的产率为×100%，故答案为：×100%。