Question

为了保护环境，充分利用资源，某研究小组通过如下简化流程，将工业制硫酸的硫铁矿烧渣(铁主要以Fe₂O₃存在)转变成重要的化工原料FeSO₄(反应条件略)。

活化硫铁矿还原Fe³⁺的主要反应为：FeS₂+7Fe₂(S0₄)₃+8H₂O═15FeSO₄+8H₂SO₄，不考虑其它反应，请回答下列问题：

（1）第Ⅰ步H₂SO₄与Fe₂O₃反应的离子方程式是______________________________；

（2）检验第Ⅱ步中Fe³⁺是否完全还原，应选择_________(填字母编号)．

A．KMnO₄溶液     B．K₃[Fe(CN)₆]溶液      C．KSCN溶液

（3）第Ⅲ步加FeCO₃调溶液PH到5.8左右，然后在第Ⅳ步通入空气使溶液pH到5.2，此时Fe²⁺不沉淀，滤液中铝、硅杂质被除尽，通入空气引起溶液pH降低的原因是______________________________；

（4）假如烧渣中的铁全部视为Fe₂O₃，其含量为50%．将akg质量分数为b%的硫酸加入到ckg烧渣中浸取，铁的浸取率为96%，其它杂质浸出消耗的硫酸以及调pH后溶液呈微酸性，所残留的硫酸忽略不计，按上述流程，第Ⅲ步应加入FeCO₃ _____________kg。

Answer

（1）Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O （2）C （3）氧气可以将Fe2+离子氧化为Fe3+离子，Fe3+离子水解生成H+ （4）(0.0118ab-0.646c)

【解析】

试题分析：硫铁矿烧渣用硫酸浸取，过滤后滤液中含有硫酸铁、未反应的硫酸，用活化硫铁矿还原Fe3+后过滤，向滤液中加入FeCO3调节溶液pH，过滤后在通入空气、调节溶液pH，除去溶液中杂质离子，过滤浓缩结晶得到FeSO4晶体；

（1）H2SO4与Fe2O3反应生成硫酸铁与水，反应离子方程式为：Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O；

（2）KMnO4溶液、K3[Fe(CN)6]溶液可以检验有Fe2+生成，取第Ⅱ步反应中溶液少许与试管中，滴加KSCN 溶液，若溶液不变红色，说明Fe3+完全被还原，故答案为C；

（3）氧气可以将Fe2+离子氧化为Fe3+离子，Fe3+离子水解生成H+，使溶液pH降低；

（4）Fe2O3含量为50%，ckg烧渣中，Fe2O3质量为50%×ckg，铁的浸取率为96%，侧参加反应的Fe2O3质量为50%×ckg×96%，其物质的量为(50%×c×103×96%)g÷160g/mol=3c mol，

akg质量分数为b%的硫酸中m(H2SO4)=b%×akg，其物质的量为(b%×a×103)g÷98g/mol=mol，

第Ⅲ步应加入FeCO3后，浸取时加入的硫酸、活化硫铁矿还原Fe3+时生成的硫酸完全转化为FeSO4，

根据FeS2～7Fe2(S04)3～7Fe2O3，可知参加反应的FeS2的物质的量×3c mol，

根据硫元素守恒计算n总(FeSO4)=×3c mol×2+mol，

由Fe元素守恒n(FeCO3)=n总(FeSO4)-n(FeS2)-2n(Fe2O3)==×3c mol×2+mol-×3c mol-2×3c mol=mol-mol，故m(FeCO3)=(-) mol×116g/mol≈(11.8ab-646c)g，即为(0.0118ab-0.646c)Kg。

【考点定位】以化学工艺流程为载体，考查离子方程式书写、离子检验、化学计算等；

【名师点晴】准确分析流程及涉及反应原理是解题关键；硫铁矿烧渣用硫酸浸取，过滤后滤液中含有硫酸铁、未反应的硫酸，用活化硫铁矿还原Fe3+后过滤，向滤液中加入FeCO3调节溶液pH，过滤后在通入空气、调节溶液pH，除去溶液中杂质离子，过滤浓缩结晶得到FeSO4晶体；需要学生熟练掌握元素化合物知识，（4）中计算为易错点、难点，注意利用守恒法计算，避免计算繁琐，较好的考查学生分析计算能力。