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【题目】利用硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3,还含有少量Al2O3MgOSiO2等杂质)制备铁红工艺流程如下:

回答下列问题:

1还原焙烧后,Fe元素的化合价为__________

2酸浸实验中,需加入絮凝剂沉淀杂质。絮凝剂用量和过滤时间对铁红成份的影响如下表所示。由表可知,所采用的最佳实验条件为__________

絮凝剂用量/×10-6t

过滤时间min

Fe2O3含量%

SiO2含量%

40

5

96.5

0.12

50

10

97.9

0.10

60

20

98.3

0.07

100

40

99.4

0.01

150

150

99.5

0.008

3合成c(Mg2+)=0.01mol/L,加入NH4HCO3(设溶液体积增加1),Fe2+恰好沉淀完全时,溶液中c(Fe2+)=1.0×10-5mol/L,此时是否有MgCO3沉淀生成?_______(列式计算)FeCO3MgCO3Ksp分别为3.2×10-113.0×10-8

4合成过程中发生反应的离子方程式为_____________.

5合成过程中温度对亚铁离子转化率的影响如下图,分析选择反应温度为40℃的原因是________

6煅烧中由FeCO3制备Fe 2O3的化学方程式为___________

7本流程中,铝元素是以________(填化学式)形式被除去的。

【答案】 +2 1.0×10-4t40min 无沉淀生成c(CO32-)=Ksp(FeCO3)/c(Fe2+)=3.2×10-11/10-5=3.2×10-6Q= c(CO32-)×c(Mg2+)=3.2×10-6×0.01/2< Ksp(MgCO3) Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+H2O+CO2 温度低于40℃,亚铁离子转化率较低温度高于40℃,亚铁离子转化率变化不大温度过高,碳酸氢铵易分解 4FeCO3 +O2 2Fe2O3+ 4CO2 Al(OH)3

【解析】1)硫铁矿烧渣中主要成分为Fe2O3,加炭黑还原焙烧,Fe元素的化合价降为+2价。

2)由表中数据可得虽然絮凝剂用量越多、过滤时间越长,Fe2O3含量越高、SiO2含量越低,但是1.0×10-4t40min条件与1.5×10-4t150min条件相比,前者Fe2O3含量只比后者低0.1个百分点,SiO2含量高0.002个百分点,而絮凝剂用量和过滤时间,前者比后者明显少,所以应选择最佳实验条件为:1.0×10-4t40min

3)因为c(CO32-)=Ksp(FeCO3)÷c(Fe2+)=3.2×10-11÷10-5=3.2×10-6所以Q(MgCO3)=c(CO32-)×c(Mg2+)=3.2×10-6××0.01<Ksp(MgCO3)=3.0×10-8,故无MgCO3沉淀生成。

4结合流程并根据题意,向含Fe2+的溶液中加入NH4HCO3,生成了FeCO3沉淀,根据原子守恒和电荷守恒,还应生成H2OCO2合成过程中发生反应的离子方程式为:Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+H2O+CO2

(5)由图可得,温度低于40℃时,亚铁离子的转化率较低温度高于40℃亚铁离子转化率变化不大而温度过高碳酸氢铵容易分解,所以合成过程中选择反应温度为40℃。

6)在空气中煅烧FeCO3FeCO3分解,+2价铁会被氧化成+3价铁的化合物,所以生成物为:Fe2O3CO2,故煅烧中由FeCO3制备Fe2O3的化学方程式为:4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2

(7)本流程中酸浸时Al2O3转变为Al3+,加NH4HCO3时,Al3+会与HCO3-双水解转变为Al(OH)3,由此可得铝元素是以Al(OH)3形式被除去的。

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