Question

【题目】古埃及人在公元前一千多年前曾用橄榄石(硅酸盐)作饰品，称它为“太阳的宝石”。某小组以某橄榄石(主要成分可看作为MgO、FeO和SiO2，还含有少量的MnO等)为原料制备工业合成氨的活性催化剂(FeO和Fe2O3质量比为9：20的混合物)的一种流程如下：

金属离子生成氢氧化物沉淀的pH如下表：

金属离子	开始沉淀的pH	沉淀完全的pH
Mg2+	7.6	9.4
Fe2+	6.5	9.9
Fe3+	1.5	3.3
Mn2+	8.2	10.6

回答以下问题：

（1）从绿色化学角度分析，试剂1宜选择___(填字母)。加入试剂1的目的是___(用离子方程式表示)。

a.H2O2 b.MnO2 c.HNO3 d.K2Cr2O7

（2）调节pH范围为___。

（3）单位时间内“酸浸”中金属浸出率与温度、盐酸浓度的关系如图所示。

x___(填“>”“<”或“=”)2。当盐酸浓度相同时，温度高于45℃，浸出率降低的主要原因是___。

（4）“还原”过程中，不仅要控制温度，而且要控制氧化铁和炭粉(C)的比例。若“还原”时产生气体的相对分子质量为36，理论上，480kgFe2O3需要加入___kg炭粉(C)。

Answer 1

【答案】a 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O 3.3≤pH<7.6 > 温度过高，加快盐酸挥发，盐酸浓度降低较快 8

【解析】

橄榄石中加入过量盐酸后过滤所得滤液A中含有氯化镁、氯化亚铁、氯化锰等，加入试剂1将氯化亚铁氧化为氯化铁，调节溶液的pH使铁离子完全沉淀，过滤所得滤渣2为氢氧化铁，灼烧可得氧化铁，加入碳粉还原可得催化剂，由此进行分析作答。

(1)加入试剂1的目的是将氯化亚铁氧化为氯化铁，为了不引入新的杂质，试剂1宜选择H2O2，发生反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；

(2)调节溶液的pH使铁离子完全沉淀，而镁离子不沉淀，则调节pH范围为3.3≤pH<7.6；

(3)盐酸浓度越大，金属的浸出率越高，则x>2；当盐酸浓度相同时，温度过高，加快盐酸挥发，盐酸浓度降低较快，浸出率降低；

(4)FeO与Fe2O3的质量之比为9:20，FeO与Fe2O3的物质的量之比为=1:1，480 kgFe2O3的物质的量为3×103mol设有xmolFe2O3参与反应

3Fe2O3+2C6FeO+CO2↑+CO↑

剩余Fe2O3的物质的量为3×103mol –xmol，那么，解得x=10-3mol，参与反的氧化铁为160kg，

3Fe2O3 + 2C 6FeO+CO2↑+CO↑

，解得x=8kg。