Question

【題目】以硫鐵礦（主要成分為FeS2，還有少量CuS、SiO2等雜質）為原料制備綠礬晶體（FeSO4·7H2O）的工藝流程如下：

(1)“酸浸”過程，礦渣中的Fe2O3與稀H2SO4反應的離子方程式________。

(2)煙氣中的SO2會污染環境，可用足量氨水吸收，寫出該反應的離子方程式________。

(3)濾液中金屬陽離子的檢驗方法__________。

(4)FeSO4溶液制備綠礬晶體過程中要保持H2SO4過量，理由____。（結合化學用語說明原因）

(5)燃料細菌脫硫法是用氧化亞鐵硫桿菌（T．f）對硫鐵礦進行催化脫硫，同時得到FeSO4溶液。其過程如圖所示：

已知總反應為：FeS2+14Fe3++8H2O=2SO42-+15Fe2++16H＋

①將過程I離子方程式補充完整

_____

②過程II反應的離子方程式__________。

③研究發現，用氧化亞鐵硫桿菌（T．f）脫硫，溫度過高脫硫效率降低（如圖），可能的原因是____。

(6)綠礬晶體在空氣中易被氧化。取X g樣品，加水完全溶解，用酸化的amol·L-1K2Cr2O7溶液滴定至終點，消耗K2Cr2O7溶液b mL。反應原理：6Fe2++Cr2O72-+14H+ =6Fe3++2Cr3++7H2O。則綠礬晶體純度的計算式為_____。(FeSO4·7H2O摩爾質量為278 g/mol)

Answer 1

【答案】Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O SO2 +2NH3·H2O=2NH4++SO32- + H2O 取濾液少許于試管中，滴加K3［Fe(CN)6］(鐵氰化鉀)溶液，有藍色沉淀產生，證明濾液中含有Fe2+ Fe2++2H2OFe(OH)2 +2H+，H+過量抑制Fe2+的水解 8Fe3+ +S2O32-+5H2O=2SO42-+8Fe2++10H+ 升高溫度，蛋白質變性，細菌失去催化能力

【解析】

硫鐵礦的主要成分為FeS2，在煅燒時FeS2反應產生Fe2O3，礦渣用硫酸處理，Fe2O3與硫酸反應產生硫酸鐵和水，而CuS、SiO2等雜質不能與酸反應，向反應后的溶液中加入還原鐵粉，硫酸鐵反應轉化為硫酸亞鐵，然后過濾，將濾液蒸發濃縮冷卻結晶可得綠礬；根據氧化還原反應中電子守恒、電荷守恒及原子守恒，結合題目已知信息書寫相應的離子方程式；根據反應過程中的電子守恒，利用反應方程式中物質之間關系式先計算出Fe2+的物質的量，再根據物質含量計算方法得到綠礬晶體純度的計算式。據此解答。

(1)“酸浸”過程，礦渣中的堿性氧化物Fe2O3與稀H2SO4反應產生硫酸鐵和水，反應的離子方程式為：Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O；

(2)在煅燒時硫鐵礦中的S元素轉化為煙氣中的SO2會污染環境，可用足量氨水吸收，SO2與氨水反應產生亞硫酸銨和水，該反應的離子方程式為SO2 +2NH3·H2O=2NH4++SO32- + H2O；

(3)濾液中金屬陽離子是Fe2+，檢驗Fe2+的方法是取濾液少許于試管中，滴加K3Fe(CN)6］(鐵氰化鉀)溶液，若有藍色沉淀產生，證明濾液中含有Fe2+；

(4)在由FeSO4溶液制備綠礬晶體過程中要保持H2SO4過量，這是由于FeSO4是強酸弱堿鹽，在溶液中Fe2+發生水解反應：Fe2++2H2OFe(OH)2 +2H+，向溶液中加入過量的H+，c(H+)增大，水解平衡逆向移動，從而可抑制Fe2+的水解；

(5)①FeS2與Fe3+及水發生反應產生Fe2+、S2O32-、H+，根據電子守恒、電荷守恒及原子守恒，可得反應的離子方程式：FeS2+6Fe3++3H2O=7Fe2++S2O32-+6H+；

②由于總反應為：FeS2+14Fe3++8H2O=2SO42-+15Fe2++16H＋，所以過程II反應的離子方程式為：8Fe3+ +S2O32-+5H2O=2SO42-+8Fe2++10H+；

③研究發現，用氧化亞鐵硫桿菌（T．f）脫硫，溫度過高脫硫效率降低，這是由于氧化亞鐵硫桿菌主要是由蛋白質構成，升高溫度，蛋白質發生變性，使氧化亞鐵硫桿菌失去催化能力。

(6)K2Cr2O7溶液會將FeSO4氧化為硫酸鐵，K2Cr2O7被還原為硫酸鉻，反應6Fe2++Cr2O72-+14H+ =6Fe3++2Cr3++7H2O。根據反應方程式可n(FeSO4)=6n(K2Cr2O7)=6ab×10-3mol，由于FeSO4·7H2O摩爾質量為278 g/mol，則綠礬晶體純度的計算式為。