Question

【題目】以硫鐵礦（主要成分為FeS2）為原料制備氯化鐵晶體（FeCl3·6H2O）的工藝流程如下：

完成下列填空：

（1）焙燒產生的SO2可以繼續制備硫酸，其中的反應之一為：2SO2+O2 2SO3+Q(Q>0)，該反應的平衡常數表達式為K=___________；欲使K值增大，可采取的措施是______________。若經一段時間后SO3的濃度增加了4mol/L，在這段時間內用O2表示的反應速率為0.4 mol/(Ls)，則這段時間為_______（選填編號）。

a．1s b．5s c．10s d．50s

（2）硫鐵礦焙燒后的燒渣中含有Fe2O3、Fe3O4等。酸溶后溶液中主要存在的陽離子有______________，不能用硫酸代替鹽酸的原因是____________________________。

（3）通入氯氣時，主要反應的離子方程式為________________________。從氧化后的溶液中得到氯化鐵晶體的實驗步驟為_______________、_______________、過濾洗滌。

（4）酸溶及后續過程中均需保持鹽酸過量，請從水解平衡移動原理解釋原因_________________________________________________________________________。

Answer 1

【答案】 K 降溫 b Fe2+、Fe3+、H+(H+不寫不扣分) 會引入SO42-離子，影響產品的純度 2Fe2++Cl2→2Fe3++2Cl- 蒸發濃縮 冷卻結晶 Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+，鹽酸過量，使[H+]增大，平衡朝逆向移動，抑制Fe3+的水解，增大了氯化鐵晶體的產量

【解析】（1）化學平衡常數為生成物的濃度冪之積與反應物的濃度冪之積的比，故2SO2+O2 2SO3+Q(Q>0)的K＝c2(SO3)/c(O2)·c2(SO2)；化學平衡常數K是只受溫度影響，要使K增大，平衡要正向移動，該反應是放熱反應，只有降低溫度；一段時間后SO3的濃度增加了4 mol·L-1，O2的濃度減小了2 mol·L-1，而V(O2) =△C/△t=2mol·L-1/△t =0.4 mol/(Ls)

△t=5s,所以選項b正確；

（2）在硫鐵礦燒渣中含有Fe2O3、Fe3O4，當加入酸時，Fe2O3、Fe3O4、發生反應變為Fe2+、Fe3+、存在于溶液中，要保證Fe2O3、Fe3O4充分溶解，還要使酸過量，所以溶液中還有H+；酸溶后溶液中主要存在的陽離子有Fe2+、Fe3+、H+；以硫鐵礦制取FeCl3·6H2O，是利用硫鐵礦中的鐵元素，如果用硫酸溶解，在生產過程中要除去SO42-，一方面增加生產成本，另一方面引入SO42-離子，影響產品的純度，所以不能用硫酸代替鹽酸；

（3）酸溶后溶液中有Fe2+、Fe3+、H+，通入氯氣時，Fe2+將被氧化為Fe3+，反應的離子方程式為：2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-；由于FeCl3能夠發生水解，所以要在溶液酸性條件或氯化氫氣流氛圍中將氯化鐵的溶液蒸發濃縮、冷卻結晶；

（4）酸溶時保持鹽酸過量是為了使鐵的化合物充分溶解，全部轉化為離子；因為Fe3+在水溶液中能夠發生：Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+，保持鹽酸過量，使C（H+）增大，平衡向逆反應方向移動，抑制Fe3+的水解，可以增大氯化鐵晶體的產量。