Question

12．某硫酸厂产生的烧渣（主要含Fe₂O₃、FeO，还有一定量的SiO₂）可用于制备FeCO₃，其流程如下：

已知：“还原”时，FeS₂与H₂SO₄不反应，Fe³⁺通过反应Ⅰ、Ⅱ被还原，其中反应Ⅰ如下：
FeS₂+14Fe³⁺+8H₂O=15Fe²⁺+2SO₄^2-+16H⁺
（1）加入FeS₂还原后，检验Fe³⁺是否反应完全的试剂为KSCN溶液．
（2）所得FeCO₃需充分洗涤，检验是否洗净的方法是取最后一次洗涤滤液，滴加氯化钡溶液，看溶液是否有沉淀，若无沉淀，则已经洗涤干净．“沉淀”时，pH不宜过高，否则制备的FeCO₃中可能混有的杂质是氢氧化铁．
（3）①写出“还原”时反应Ⅱ的离子方程式：2Fe³⁺+S^2-=2Fe²⁺+S↓．
②“还原”前后溶液中部分离子的浓度见下表（溶液体积变化或略不计）：

离子	离子浓度（mol•L-1）
	还原前	还原后
Fe2+	0.10	2.5
SO42-	3.5	3.7

请计算反应Ⅰ、Ⅱ中被还原的Fe³⁺的物质的量之比（写出计算过程）．

Answer 1

分析 烧渣（主要含Fe₂O₃、FeO，还有一定量的SiO₂）用硫酸浸取，过滤后滤液中含有硫酸铁、硫酸亚铁、未反应的硫酸，滤渣为二氧化硅，用二硫化亚铁矿还原Fe³⁺后过滤，得滤液中含有硫酸亚铁，向滤液中加入碳酸铵，过滤得碳酸亚铁，滤液中有硫酸铵，
（1）检验Fe³⁺常用KSCN溶液，看溶液是否呈血红色；
（2）过滤得碳酸亚铁，滤液中有硫酸铵，所以检验FeCO₃是否洗净，就是检验洗涤滤液中是否有硫酸根离子；“沉淀”时，pH过高时溶液中的亚铁离子会生成氢氧化亚铁，进而生成氢氧化铁，据此答题；
（3）①根据流程可知，“还原”时反应Ⅱ有硫产生，应为硫离子与铁离子之间的氧化还原反应，据此书写反应的离子方程式；
②根据表可知，反应Ⅰ中生成的硫酸根的浓度为0.2mol•L^-1，据此计算出反应Ⅰ中被还原的Fe³⁺的物质的量，同时计算出生成的亚铁离子的浓度，两个反应中共生成的亚铁离子的浓度为2.4mol•L^-1，可求得反应Ⅱ中生成的亚铁离子，进而计算出Ⅰ、Ⅱ中被还原的Fe³⁺的物质的量浓度，据此答题．

解答 解：烧渣（主要含Fe₂O₃、FeO，还有一定量的SiO₂）用硫酸浸取，过滤后滤液中含有硫酸铁、硫酸亚铁、未反应的硫酸，滤渣为二氧化硅，用二硫化亚铁矿还原Fe³⁺后过滤，得滤液中含有硫酸亚铁，向滤液中加入碳酸铵，过滤得碳酸亚铁，滤液中有硫酸铵，
（1）检验Fe³⁺常用KSCN溶液，看溶液是否呈血红色，所以检验Fe³⁺是否反应完全的试剂为KSCN溶液，
故答案为：KSCN溶液；
（2）过滤得碳酸亚铁，滤液中有硫酸铵，所以检验FeCO₃是否洗净，就是检验洗涤滤液中是否有硫酸根离子，所以操作为取最后一次洗涤滤液，滴加氯化钡溶液，看溶液是否有沉淀，若无沉淀，则已经洗涤干净，“沉淀”时，pH过高时溶液中的亚铁离子会生成氢氧化亚铁，进而生成氢氧化铁，
故答案为：取最后一次洗涤滤液，滴加氯化钡溶液，看溶液是否有沉淀，若无沉淀，则已经洗涤干净；氢氧化铁；
（3）①根据流程可知，“还原”时反应Ⅱ有硫产生，应为硫离子与铁离子之间的氧化还原反应，反应的离子方程式为2Fe³⁺+FeS₂=3Fe²⁺+2S↓，
故答案为：2Fe³⁺+FeS₂=3Fe²⁺+2S↓；
②根据表可知，反应Ⅰ中生成的硫酸根的浓度为0.2mol•L^-1，据反应FeS₂+14Fe³⁺+8H₂O=15Fe²⁺+2SO₄^2-+16H⁺可知，反应Ⅰ中被还原的Fe³⁺的物质的量浓度为1.4mol•L^-1，同时计算出生成的亚铁离子的浓度为1.5mol•L^-1，两个反应中共生成的亚铁离子的浓度为2.4mol•L^-1，所以反应Ⅱ中生成的亚铁离子浓度为0.9mol•L^-1，根据2Fe³⁺+S^2-=2Fe²⁺+S↓可知，Ⅱ中被还原的Fe³⁺的物质的量浓度为0.6mol•L^-1，所以反应Ⅰ、Ⅱ中被还原的Fe³⁺的物质的量之比为1.4mol•L^-1：0.6mol•L^-1=7：3，
答：反应Ⅰ、Ⅱ中被还原的Fe³⁺的物质的量之比为7：3．

点评 本题以化学工艺流程为载体，考查离子方程式书写、离子检验、热化学方程式书写、化学计算等，需要学生熟练掌握元素化合物知识，（3）中计算为易错点、难点，能较好的考查学生分析计算能力．