Question

三氯化铁在印刷、医药、颜料、污水处理以及有机合成催化剂方面有重要的应用。以硫铁矿(主要成分为FeS₂，杂质不与盐酸反应)为原料制备三氯化铁晶体(FeC1₃•6H₂O)的工艺流程如图所示：

回答下列问题：

(1)“焙烧”过程中，理论上1 mo1FeS₂ 被氧化转移11 mo1电子，则该反应的氧化产物为_____。

(2)“酸溶”不能用稀硫酸代替30%的盐酸，理由是_________。

(3)现有试剂：①稀盐酸 ②稀硫酸 ③稀硝酸 ④氯气⑤硫氰化钾溶液 ⑥高锰酸钾溶液 ⑦氢氧化钠溶液。为确认“酸溶”后的溶液中是否会含Fe²⁺ ，另取“焙烧”后的烧渣少许，用_______(从上述试剂中选择，填标号)溶解，将所得溶液滴入_________(从上述试剂中选择，填标号)中， 若    ________，则说明“酸溶”后的溶液中含Fe²⁺ 。

(4)从FeCl₃溶液中得到FeC1₃•6H₂O 的操作包括______、冷却结晶、过滤，该过程需保持盐酸过量，结合必要的离子方程式说明原因：____________。

(5)若以a吨硫铁矿为原料，最终制得b吨FeC1₃•6H₂O，不计生产过程中的损失，则该硫铁矿中FeS₂ 的含量为__________(用含a、b的代数式表示)。

Answer

Fe2O3和8SO2 使用稀硫酸会引入，生成杂质离子 ② ⑥ 高锰酸钾溶液褪色 加热浓缩 铁离子很容易发生水解反应，过量的盐酸可以抑制Fe3+的水解反应 ×100%

【解析】

硫铁矿在空气中焙烧，生成氧化铁和二氧化硫气体，固体物质用盐酸酸浸，若硫铁矿未反应完全，则溶液中含有亚铁离子、铁离子；通入氯气氧化，使溶液中的Fe2+氧化成Fe3+；FeCl3溶液经过加热浓缩、冷却结晶、过滤，得到FeC13•6H2O。

(1)由1 mo1FeS2被氧化转移11mol电子可知，“焙烧”过程中发生的反应为：4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2，该反应的氧化产物为Fe2O3和8SO2；

(2)该流程的目的是制备三氯化铁晶体，“酸溶”如果使用稀硫酸，会引入，生成杂质离子，所以不能用稀硫酸代替30%的盐酸；

(3)检验“酸溶”后溶液中是否含有Fe2+，则酸溶不能选择稀硝酸，因为硝酸具有氧化性，会将Fe2+氧化成Fe3+。溶液中本就含有Fe3+，所以不能用硫氰化钾溶液和氯气以及氢氧化钠溶液检验Fe2+是否存在，则只有高锰酸钾溶液可以检验Fe2+是否存在，而高锰酸钾也可以氧化盐酸而发生褪色，所以“酸溶”应选用稀硫酸；

(4)从FeCl3溶液中得到FeC13•6H2O的操作步骤为：加热浓缩、冷却结晶、过滤，因为铁离子很容易发生水解反应，直接加热蒸干最终得到的是氧化铁，所以在加热浓缩时要保持盐酸过量，抑制铁离子发生水解反应；

(5)b吨FeC13•6H2O中铁元素的含量为：mFe=b吨×=0.207b吨；不计生产过程中的损失，根据Fe元素守恒，m(FeS2)=0.207b吨÷=0.4436b吨，硫铁矿中FeS2的含量为：×100%。