Question

【題目】其同學(xué)采用硫鐵礦焙燒取硫后的燒渣(主要成分為Fe2O3、Si02、A12O3)，不考慮其他雜質(zhì))制取七水合硫酸亞鐵(FeSO4·7H2O)，設(shè)計了如圖流程：

已知，某些金屬陽離子可以通過“控制pH”[既調(diào)節(jié)溶液的酸堿性，pH=-lgc(H+))，pH值越大，堿性越強(qiáng)]使其轉(zhuǎn)化為沉淀。固體2為白色沉淀。

(1)加足量酸之前，燒渣需經(jīng)過進(jìn)一步粉碎處理，粉碎的目的是__________。

(2)溶解燒渣選用的足量酸能否是鹽酸，并說明理由_____。

(3)固體1有諸多用途，請列舉其中一個____，試劑X的作用是______。

(4)某同學(xué)在控制pH這步操作時不慎將氫氧化鈉溶液加過量了，結(jié)果得到的白色沉淀迅速轉(zhuǎn)化為灰綠色，最終變?yōu)榧t褐色沉淀。請用化學(xué)用語解釋固體2白色變成紅褐色的原_____________。

(5)從溶液2中得到綠礬的過程中除需控制溫度，防止產(chǎn)品分解外還應(yīng)注意______。

(6)唐代蘇敬《新修本草》對綠礬有如下描述:“本來綠色，新出窯未見風(fēng)者，正如琉璃。陶及今人謂之石膽，燒之赤色�！绷硪阎�1mol綠礬隔絕空氣高溫煅燒完全分解，轉(zhuǎn)移NA個電子。試寫出綠礬隔絕空氣高溫煅燒分解的化學(xué)反應(yīng)方程式____________。

Answer 1

【答案】 增大接觸面積，加快反應(yīng)速率 不能 因最終產(chǎn)品需要的是SO42-，用鹽酸會引入Cl- 制備光導(dǎo)纖維或普通玻璃等 還原三價鐵 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 隔絕空氣，防止產(chǎn)品被氧化 2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3↑

【解析】硫鐵礦焙燒取硫后的燒渣（主要成分為Fe2O3、Si02、A12O3，不考慮其它雜質(zhì)），混合物中加入足量硫酸，Fe2O3、Al2O3與酸反應(yīng)生成的硫酸鐵、硫酸鋁，二氧化硅不反應(yīng)，過濾，固體1為二氧化硅；在濾液中加入鐵粉將鐵離子還原為亞鐵離子，調(diào)節(jié)pH值使鋁離子完全生成氫氧化鋁沉淀，過濾，固體2為氫氧化鋁，溶液2為硫酸亞鐵，蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾，得到硫酸亞鐵晶體，以此進(jìn)行解答。

（1）加足量酸之前，燒渣需經(jīng)過進(jìn)一步粉碎處理，粉碎的目的是增大反應(yīng)物的接觸面積，加快反應(yīng)速率。

（2）由于最終產(chǎn)品需要的是SO42-，用鹽酸會引入Cl-，所以溶解燒渣選用的足量酸不能是鹽酸。

（3）根據(jù)以上分析可知固體1是二氧化硅，可用來制備光導(dǎo)纖維或普通玻璃等。根據(jù)以上分析可知試劑X是鐵，其作用是還原三價鐵。

（4）由于氫氧化亞鐵易被氧化為氫氧化鐵，所以白色沉淀迅速轉(zhuǎn)化為灰綠色，最終變?yōu)榧t褐色沉淀，方程式為4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3。

（5）由于亞鐵離子易被氧化，所以從溶液2中得到綠礬的過程中除需控制溫度，防止產(chǎn)品分解外還應(yīng)注意隔絕空氣，防止產(chǎn)品被氧化。

（6）已知1mol綠礬隔絕空氣高溫煅燒完全分解，轉(zhuǎn)移NA個電子，這說明鐵元素化合價從+2價升高到+3價，硫元素化合價從+6價降低到+4價，所以綠礬隔絕空氣高溫煅燒分解的化學(xué)反應(yīng)方程式為2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3↑。