Question

【題目】鐵及其化合物在日常生活、生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。

（1）某溫度下，Ksp（FeS）＝8.1×10－17，FeS飽和溶液中c（H＋）與c（S2－）之間存在關(guān)系：

c2（H＋）·c（S2－）＝1.0×10－22，為了使溶液里c（Fe2＋）達到1 mol·L－1，現(xiàn)將適量FeS投入其飽和溶液中，應(yīng)調(diào)節(jié)溶液中的pH約為________（填字母）。

A．2 B．3 C．4 D．5

（2）氧化鐵紅顏料跟某些油料混合，可以制成防銹油漆。以黃鐵礦為原料制硫酸產(chǎn)生的硫酸渣中含Fe2O3、SiO2、Al2O3、MgO等，用硫酸渣制備鐵紅（Fe2O3）的過程如下：

①酸溶過程中Fe2O3發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_____________；“濾渣A”主要成分的化學(xué)式為_______________。

②還原過程中加入FeS2的目的是將溶液中的Fe3＋還原為Fe2＋，而本身被氧化為H2SO4，請完成該反應(yīng)的離子方程式： FeS2＋____Fe3＋＋______===______Fe2＋＋____SO42－＋______

③氧化過程中，O2、NaOH與Fe2＋反應(yīng)的離子方程式為________________________。

④為了確保鐵紅的質(zhì)量和純度，氧化過程需要調(diào)節(jié)溶液的pH的范圍是3.2～3.8。

沉淀物	Fe（OH）3	Al（OH）3	Fe（OH）2	Mg（OH）2
開始沉淀pH	2.7	3.8	7.6	9.4
完全沉淀pH	3.2	5.2	9.7	12.4

如果pH過大，可能引起的后果是____________________（幾種離子沉淀的pH見上表）。

⑤濾液B可以回收的物質(zhì)有________（填序號）。

A．Na2SO4 B．Al2（SO4）3 C．Na2SiO3 D．MgSO4

Answer 1

【答案】B Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O SiO2 14 8H2O 15 2 16H＋ 4Fe2＋＋O2＋2H2O＋8OH－===4Fe（OH）3↓[或Fe2＋＋2OH－===Fe（OH）2↓、4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3] Al3＋、Mg2＋形成沉淀，使制得的鐵紅不純 ABD

【解析】

（1）根據(jù)硫化亞鐵的溶度積常數(shù)和亞鐵離子濃度計算硫離子濃度，再根據(jù)氫硫酸的電離平衡常數(shù)計算氫離子濃度，最后利用pH計算公式計算溶液的pH；
（2）硫酸渣中含Fe2O3、SiO2、Al2O3、MgO等，稀硫酸溶解主要除去不與酸反應(yīng)的SiO2，加入FeS2將溶液中的Fe3+還原為Fe2+，再加氫氧化鈉和空氣，調(diào)節(jié)溶液的pH的范圍是3.2～3.8主要是使三價鐵沉淀，而二價鎂，三價鋁都不沉淀，最后洗滌、烘干、研磨使氫氧化鐵分解生成氧化鐵，從而得到鐵紅；
①氧化鐵屬于堿性氧化物，與酸反應(yīng)生成鹽和水；Fe2O3、Al2O3、MgO都和硫酸反應(yīng)，二氧化硅不和酸反應(yīng)；
②根據(jù)得失電子守恒和原子守恒來配平，FeS2中S元素的化合價從-1價升高到+6價，2個S原子轉(zhuǎn)移14個電子，Fe3+轉(zhuǎn)移1個電子，則二者的計量數(shù)之比為1：14，根據(jù)S守恒可知SO42-前面的化學(xué)計量數(shù)為2，根據(jù)氧守恒可知H20前面化學(xué)計量數(shù)為8，根據(jù)H守恒可知H+前化學(xué)計量數(shù)為16；
③NaOH與Fe2+反應(yīng)生成的氫氧化亞鐵易被氧化；
④根據(jù)幾種離子沉淀的pH分析；
⑤因加入的是氫氧化鈉來調(diào)節(jié)PH，所以濾液B中應(yīng)是未沉淀離子的硫酸鹽和硫酸鈉。

(2)硫酸渣中含Fe2O3、SiO2、Al2O3、MgO等，稀硫酸溶解主要除去不與酸反應(yīng)的SiO2，加入FeS2將溶液中的Fe3+還原為Fe2+，再加氫氧化鈉和空氣，調(diào)節(jié)溶液的pH的范圍是3.23.8主要是使三價鐵沉淀，而二價鎂，三價鋁都不沉淀，最后洗滌、烘干、研磨使氫氧化鐵分解生成氧化鐵，從而得到鐵紅；

①氧化鐵與硫酸反應(yīng)生成硫酸鐵和水，方程式為：Fe2O3+3H2SO4═Fe2(SO4)3+3H2O;因二氧化硅不與硫酸反應(yīng)，故“濾渣A”主要成份的化學(xué)式為SiO2.

故答案為：Fe2O3+3H2SO4═Fe2(SO4)3+3H2O;SiO2；

②FeS2中S元素的化合價從1價升高到+6價，2個S原子轉(zhuǎn)移14個電子，Fe3+轉(zhuǎn)移1個電子，則二者的計量數(shù)之比為1:14，根據(jù)S守恒可知SO42前面的化學(xué)計量數(shù)為2，根據(jù)氧守恒可知H2O前面化學(xué)計量數(shù)為8，根據(jù)H守恒可知H+前化學(xué)計量數(shù)為16，則反應(yīng)的離子方程式為：1FeS2+14Fe3++8H2O═15Fe2++2SO42+16H+，

故答案為：14;8H2O;16H+;15;2;16H+；

③Fe2+與OH反應(yīng)生成4Fe(OH)2，Fe(OH)2不穩(wěn)定易被氧氣氧化為Fe(OH)3，用化合價升價法配平方程式為4Fe2++O2+2H2O+8OH=4Fe(OH)3↓，

故答案為：4Fe2++O2+2H2O+8OH=4Fe(OH)3↓；

④根據(jù)幾種離子沉淀的pH，如果pH過大，Al3+、Mg2+形成沉淀，使制得的鐵紅不純；

故答案為：Al3+、Mg2+形成沉淀，使制得的鐵紅不純；

⑤未沉淀的離子為Na+、Mg2+、Al3+，故濾液B可以回收的物質(zhì)有：Na2SO4、Al2(SO4)3、MgSO4，

故選：ABD。