綠礬(FeSO
4?7H
2O)可用作除草劑、凈水劑或抗貧血藥等。某研究小組利用工業(yè)制硫酸的硫鐵礦燒渣(主要成分為Fe
2O
3、Al
2O
3和SiO
2,不考慮其他雜質)制備綠礬,其簡易流程如圖(反應條件略)。
請回答下列問題。
(1)步驟Ⅰ中,酸浸前將硫鐵礦燒渣粉碎,其目的是
增大反應物接觸面積,加快浸出速率,提高原料的利用率
增大反應物接觸面積,加快浸出速率,提高原料的利用率
;寫出H
2SO
4與Fe
2O
3反應的離子方程式
Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O
Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O
。
(2)步驟Ⅱ中,用活化硫鐵礦(FeS
2)還原Fe
3+(不考慮其他反應)。
①補齊該反應的離子方程式:
FeS
2+14Fe
3++8H
2O=15Fe
2++
+16H
+FeS
2+14Fe
3++8H
2O=15Fe
2++
+16H
+。
[]Fe
+[]Fe
3++[]H
2O═[]Fe
2++[]
+[]□
②為了檢驗Fe
3+是否被完全還原,小組同學的操作和現(xiàn)象是
過濾前取少量清液于試管中,向其中滴加幾滴KCN溶液,觀察溶液顏色是否呈紅色
過濾前取少量清液于試管中,向其中滴加幾滴KCN溶液,觀察溶液顏色是否呈紅色
。
(3)步驟Ⅲ中,加FeCO
3調溶液pH到5.8左右,隨后在步驟Ⅳ中通入空氣,使溶液的pH降到5.2,用離子方程式表示步驟Ⅳ中通入空氣使溶液pH降低的原因
4Fe2++O2+10H2O=4Fe(OH)3↓+8H+
4Fe2++O2+10H2O=4Fe(OH)3↓+8H+
。
表1 溶液中金屬離子(c=0.01mol/L)開始沉淀和沉淀完全的pH(20℃)
金屬離子 |
Fe3+ |
Al3+ |
Fe2+ |
開始沉淀時的pH |
2.2 |
3.7 |
7.5 |
沉淀完全時的pH |
3.2 |
4.7 |
9.0 |
(4)步驟Ⅴ是將濾液加熱濃縮至一定濃度,保持溫度在20℃,用硫酸調pH約為2,加入一定量的乙醇,有FeSO
4?7H
2O晶體析出。結合圖1中數(shù)據(jù)和分子極性相關知識,分析加入乙醇促進FeSO
4?7H
2O晶體析出的原因
20℃時FeSO4?7H2O晶體在水中的溶解度仍然較大,難以結晶,加入乙醇,降低溶劑的極性,減小晶體的溶解度,利于結晶
20℃時FeSO4?7H2O晶體在水中的溶解度仍然較大,難以結晶,加入乙醇,降低溶劑的極性,減小晶體的溶解度,利于結晶
。
【答案】增大反應物接觸面積,加快浸出速率,提高原料的利用率;Fe
2O
3+6H
+=2Fe
3++3H
2O;FeS
2+14Fe
3++8H
2O=15Fe
2++
+16H
+;過濾前取少量清液于試管中,向其中滴加幾滴KCN溶液,觀察溶液顏色是否呈紅色;4Fe
2++O
2+10H
2O=4Fe(OH)
3↓+8H
+;20℃時FeSO
4?7H
2O晶體在水中的溶解度仍然較大,難以結晶,加入乙醇,降低溶劑的極性,減小晶體的溶解度,利于結晶