Question

以硫铁矿（主要成分为FeS₂）为原料制备氯化铁晶体（FeCl₃·6H₂O）的工艺流程如下：

回答下列问题：

（1）焙烧硫铁矿的主要方程式为                       。

（2）酸溶及后续过程中均需保持盐酸过量，其目的是提高铁元素的浸出率、             。

（3）通氯气氧化后时，发生的主要反应的离子方程式为                               ；该过程产生的尾气可用碱溶液吸收，尾气中污染空气的气体为（写化学式）              。

（4）在氧化过程中，如何检验铁元素全部以Fe³⁺形式存在：                                                                                     。

（5）如果将氯化铁晶体（FeCl₃·6H₂O）放在坩埚中加热灼烧，最后得到的固体为         。

（6）在一定条件下，SO₂转化为SO₃的反应为2SO₂（g）＋O₂（g） 2SO₃（g），该反应的平衡常数表达式为K＝                             ； 工业在接触法制硫酸的生产中，采取下列哪些措施有利于提高SO₂转化率         。

①V₂O₅作崔化剂   ②通入过量O₂   ③SO₂、O₂进行二次氧化  ④通入过量SO₂

 

Answer 1

【答案】

（1）4 FeS₂ + 11 O₂2 Fe₂O₃ +  8SO₂（2分）

（2）抑制Fe^3＋水解（2分）

（3）Cl₂＋Fe^2＋＝2Cl^－＋Fe^3＋ （2分） Cl₂  HCl（2分）

（4）取氧化后的溶液少许于试管中，往试管中滴加1~2滴酸性KMnO₄溶液，KMnO₄的紫红色不褪去，说明铁元素全部以Fe³⁺形式存在。（2分）

（5）Fe₂O₃（2分）

（6）k＝c²(SO₃)/c(O₂)·c²(SO₂) （2分）  ②③（2分） 

【解析】

试题分析：（1）焙烧硫铁矿是硫酸工业中制取二氧化硫气体的重要步骤，发生的氧化还原反应配平比较困难，利用电子得失守恒配平得： 4 FeS₂ + 11 O₂2 Fe₂O₃ +  8SO₂（2分）

（2）酸溶焙烧产物不仅是提高浸出率，还可以抑制溶解得到的Fe^3＋水解。

（3）因为最终要得到的产品是氯化铁晶体，所以可能焙烧不完全，仍有部分亚铁离子，所以加入氧化剂氯气氧化除去，发生的反应为Cl₂＋Fe^2＋＝2Cl^－＋Fe^3＋ ，该过程可能有氯气溶于水产生挥发性的HCl以及过量的Cl2，所以可以用碱吸收。

（4）检验是否全部转化为Fe³⁺ ，就是检验Fe^2＋ 的存在，所以检验Fe^2＋ 可以使用高锰酸钾试剂，所以操作为：取氧化后的溶液少许于试管中，往试管中滴加1~2滴酸性KMnO₄溶液，KMnO₄的紫红色不褪去，说明铁元素全部以Fe³⁺形式存在。

（5）氯化铁晶体（FeCl₃·6H₂O）含有水分，所以加热灼烧过程中，FeCl₃ 会发生水解并最终得到稳定的氧化物Fe₂O₃ 。

（6）根据方程式可以写出平衡常数表达式为k＝c²(SO₃)/c(O₂)·c²(SO₂)；要提高SO₂ 的转化率，则需要使平衡正向移动或SO₂ 二次利用，所以可行的是② 、③。

考点：本题考查的是工业制硫酸和化学反应原理知识。