Question

【題目】為了保護(hù)環(huán)境，充分利用資源，某研究小組通過如下簡化流程，將工業(yè)制硫酸的硫鐵礦燒渣（鐵主要以存在）轉(zhuǎn)變成重要的工業(yè)原料（反應(yīng)條件略）

活化硫鐵礦還原Fe2＋的主要反應(yīng)為：FeS2＋7Fe2(SO4)3＋8H2O=15FeSO4＋8H2SO4，不考慮其他反應(yīng)，請回答下列問題：

（1）第Ⅰ步H2SO4與Fe2O3反應(yīng)的離子方程式是___________________________。

（2）檢驗(yàn)第Ⅱ步中Fe3+是否完全還原，應(yīng)選擇（________）（填字母編號）。

A.KMnO4溶液 B.淀粉-KI溶液 C.KSCN溶液

（3）第Ⅲ步加FeCO3調(diào)溶液pH到5.8左右，然后再第VI步通入空氣使溶液pH降到5.2，此時(shí)Fe2＋不沉淀，濾液中鋁、硅雜質(zhì)除盡。通入空氣引起溶液pH降低的原因是________________。

（4）FeSO4可轉(zhuǎn)化為FeCO3，F(xiàn)eCO3在空氣中加熱反應(yīng)可制得鐵系氧化物材料。

已知25℃，101kPa時(shí)：

4Fe(s)＋3O2(g)=2Fe2O3(s) ΔH=-1648kJ/mol

C(s)＋O2(g)=CO2(g) ΔH=-393kJ/mol

2Fe(s)＋2C(s)＋3O2(g)=2FeCO3(s) ΔH=-1480kJ/mol

FeCO3在空氣中加熱反應(yīng)生成Fe2O3的熱化學(xué)方程式是______________。

（5）FeSO4在一定條件下可制得FeS2(二硫化亞鐵)納米材料。該材料可用于制造高容量鋰電池，電池放電時(shí)的總反應(yīng)為4Li+FeS2=Fe+2Li2S，正極反應(yīng)式是________________________。

Answer 1

【答案】 Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O BC Fe2+被氧化為Fe3+，Fe3+水解產(chǎn)生H+ 4FeCO3(s)+O2(g)=2Fe2O3(s)+4CO2(g) ΔH=-260kJ/mol FeS2+4e-=Fe +2S2-

【解析】硫鐵礦燒渣用硫酸浸取，過濾后濾液中含有硫酸鐵、未反應(yīng)的硫酸，用活化硫鐵礦還原Fe3+后過濾，向?yàn)V液中加入FeCO3調(diào)節(jié)溶液pH，過濾后在通入空氣、調(diào)節(jié)溶液pH，除去溶液中雜質(zhì)離子，過濾濃縮結(jié)晶得到FeSO4晶體，則

（1）H2SO4與Fe2O3反應(yīng)生成硫酸鐵與水，反應(yīng)離子方程式為Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O；（2）鐵離子能把碘化鉀氧化為單質(zhì)碘，碘遇淀粉顯藍(lán)色，另外鐵離子與KSCN反應(yīng)使溶液顯紅色，所以檢驗(yàn)第Ⅱ步中Fe3+是否完全還原，應(yīng)選擇淀粉-KI溶液或KSCN溶液，答案選BC；（3）空氣中的氧氣可以將Fe2+離子氧化為Fe3+離子，Fe3+離子水解生成H+，使溶液pH降低；（4）已知：

①4Fe(s)＋3O2(g)=2Fe2O3(s) ΔH=-1648kJ/mol

②C(s)＋O2(g)=CO2(g) ΔH=-393kJ/mol

③2Fe(s)＋2C(s)＋3O2(g)=2FeCO3(s) ΔH=-1480kJ/mol

根據(jù)蓋斯定律可知①+②×4－③×2即得到FeCO3在空氣中加熱反應(yīng)生成Fe2O3的熱化學(xué)方程式是4FeCO3(s)+O2(g)=2Fe2O3(s)+4CO2(g) ΔH=-260kJ/mol；（5）電池放電時(shí)的總反應(yīng)為：4Li+FeS2=Fe+2Li2S，正極發(fā)生還原反應(yīng)，FeS2獲得電子生成Fe、S2-，正極電極反應(yīng)式為FeS2+4e-=Fe +2S2-。