Question

【題目】以硫鐵礦燒渣(主要成分Fe2O3、SiO2，少量的Fe3O4、Al2O3、MgO)生產安全高效的水處理劑高鐵酸鉀(K2FeO4)的工藝流程如下：

已知：FeO42﹣在強堿性溶液中穩定，但在Fe(OH)3催化作用下會發生分解。

(1)“酸浸”時加入硫酸的量不宜過多的原因是_____。

(2)“氧化”時發生反應的離子方程式為_____。

(3)在控制其他條件不變的情況下，探究保持Fe2(SO4)3和NaOH總質量不變，改變其質量比對K2FeO4產率的影響，實驗結果如圖所示，當質量比大于0.55時K2FeO4的產率下降的原因可能是_____。

(4)“過濾2”產生的濾渣的主要成分為_____(填化學式)，“過濾3”所得濾液中含有的陰離子有OH﹣、Cl﹣、SO42﹣、_____、_____(填化學式)。

(5)K2FeO4可將水中的H2S氧化為硫酸鹽，同時K2FeO4被還原為Fe(OH)3，則反應時K2FeO4與H2S的物質的量之比為_____。

Answer 1

【答案】可以減少“氧化”步驟中NaOH的用量 2Fe3++3ClO﹣+10OH﹣═2FeO42﹣+3Cl﹣+5H2O 當硫酸鐵跟氫氧化鈉的質量比增大到一定程度時，過多的Fe3+與NaOH反應生成Fe(OH)3，Fe(OH)3可以加速K2FeO4的分解，從而使K2FeO4的產率下降 Mg(OH)2 FeO42﹣ AlO2﹣ 8：3

【解析】

硫鐵礦燒渣(主要成分Fe2O3、SiO2，少量的Fe3O4、Al2O3、MgO)加入稀硫酸、過氧化氫，濾渣1為二氧化硅，濾液中含有鐵離子、氯離子和鎂離子，加入次氯酸鈉溶液和氫氧化鈉溶液，混合發生氧化還原反應生成高鐵酸鈉、氯化鈉和水，過濾除去氫氧化鎂，濾液中加入氫氧化鉀溶液實現高鐵酸鈉轉化為高鐵酸鉀沉淀，冷卻結晶過濾得到高鐵酸鉀固體，上述工藝得到的高鐵酸鉀常含有雜質，“過濾3”所得濾液中含有的陰離子有OH﹣、Cl﹣、SO42﹣、FeO42﹣、AlO2﹣，可用重結晶法提純，以此解答該題。

硫鐵礦燒渣(主要成分Fe2O3、SiO2，少量的Fe3O4、Al2O3、MgO)加入稀硫酸、過氧化氫，濾渣1為二氧化硅，濾液中含有鐵離子、氯離子和鎂離子，加入次氯酸鈉溶液和氫氧化鈉溶液，混合發生氧化還原反應生成高鐵酸鈉、氯化鈉和水，過濾除去氫氧化鎂，濾液中加入氫氧化鉀溶液實現高鐵酸鈉轉化為高鐵酸鉀沉淀，冷卻結晶過濾得到高鐵酸鉀固體，上述工藝得到的高鐵酸鉀常含有雜質，“過濾3”所得濾液中含有的陰離子有OH﹣、Cl﹣、SO42﹣、FeO42﹣、AlO2﹣，可用重結晶法提純，以此解答該題。

(1)為避免后續反應消耗較多的氫氧化鈉，則“酸浸”時加入硫酸的量不宜過多；

(2)“氧化”時發生反應的離子方程式為2Fe3++3ClO﹣+10OH﹣═2FeO42﹣+3Cl﹣+5H2O；

(3)題給信息中FeO42﹣在強堿性溶液中穩定，但在Fe(OH)3催化作用下會發生分解，由圖象可知，當質量比大于0.55時，過多的Fe3+與NaOH反應生成Fe(OH)3，Fe(OH)3可以加速K2FeO4的分解，從而使K2FeO4的產率下降；

(4)濾渣2含有氫氧化鎂，“過濾3”所得濾液中含有的陰離子有OH﹣、Cl﹣、SO42﹣、FeO42﹣、AlO2﹣；

(5)K2FeO4可將水中的H2S氧化為硫酸鹽，同時K2FeO4被還原為Fe(OH)3，反應中Fe元素化合價由+6價降低為+3價，S元素化合價由﹣2價升高為+6價，則根據電子得失守恒可知K2FeO4與H2S的物質的量之比為8：3。