Question

【題目】磷酸鐵(FePO4)常用作電極材料、陶瓷及制藥等。以硫鐵礦(主要成分是FeS2及少量SiO2、Fe3O4)為原料制備磷酸鐵的流程如下：

(1)焙燒時FeS2轉化為Fe2O3，該反應中氧化劑與還原劑物質的量之比為___________。

(2)“酸浸”時為加速溶解，采取的措施有_________________________________(任寫兩種)。

(3)濾渣1是___________。

(4)氧化步驟是將少量的Fe2＋轉化為Fe3＋，試劑R最好選擇___________(填字母)。

A.KMnO4 B.H2O2 C.稀硝酸

(5)寫出沉鐵時反應的離子方程式______________________________________________。

(6)1 t硫鐵礦中含FeS2 a mol、Fe3O4 b mol，按上述流程生成c t的FePO4，則FePO4的產率為__________________。(用含a、b、c的算式表示，不必化簡)

Answer 1

【答案】11:4 加熱、攪拌（適當增加硫酸濃度、粉碎等） SiO2 B HPO+Fe3+ = FePO4↓+H+ ×100%

【解析】

硫鐵礦含有FeS2、SiO2、Fe3O4，焙燒時FeS2轉化為Fe2O3，SiO2不與稀硫酸反應，酸浸時濾渣1為SiO2，在酸性環(huán)境下加入氧化劑將亞鐵離子氧化為鐵離子，氧化劑可以選擇過氧化氫，最后加入(NH4)2HPO4沉鐵，得到磷酸鐵(FePO4)。

(1)焙燒時FeS2與O2反應生成Fe2O3和SO2，其反應方程式為：4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2，FeS2中Fe元素的化合價由+2價升至+3價、S元素的化合價由-1價升至+4價，FeS2為還原劑，O元素的化合價由0價降至-2價，O2為氧化劑，氧化劑與還原劑物質的量之比為11:4，故答案為：11:4；

(2)“酸浸”時為加速溶解，可加熱、攪拌、適當增加硫酸濃度、粉碎等，故答案為：加熱、攪拌（適當增加硫酸濃度、粉碎等）；

(3)“酸浸”時鐵的氧化物溶于酸，而SiO2不溶于硫酸，所以濾渣1為SiO2，故答案為：SiO2；

(4)R將Fe2+氧化為Fe3+，可以選用H2O2，如果選用KMnO4會引入Mn2+等雜質，如果選用稀硝酸會產生NO污染，故答案為：B；

(5)沉鐵時生成FePO4，反應的離子方程式為：HPO+Fe3+ = FePO4↓+H+，故答案為：HPO+Fe3+ = FePO4↓+H+；

(6) 1 t硫鐵礦中含FeS2 a mol、Fe3O4 b mol，1 t硫鐵礦中含鐵量為：n（Fe） = ( a+3b) mol，理論上能生成FePO4 為：(a+3b)×151×10-6 t，所以FePO4的產率為×100%，故答案為：×100%。