Question

9．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：

回答下列問題：
（1）寫出硫鐵礦在空氣中焙燒的化學方程式3FeS₂+8O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+6SO₂
（2）在一定條件下，SO₂轉化為SO₃的反應為2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），該反應的平衡常數(shù)表達式為K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）•c（{O}_{2}）}$；過量的SO₂與NaOH溶液反應的化學方程式為SO₂+NaOH=NaHSO₃．
（3）酸溶及后續(xù)過程中均需保持鹽酸過量，其目的是提高鐵元素的浸出率、抑制Fe³⁺水解．
（4）通氯氣氧化時，發(fā)生的主要反應的離子方程式為Cl₂+2Fe²⁺=2Cl^-+2Fe³⁺；該過程產(chǎn)生的尾氣可用堿溶液吸收，尾氣中污染空氣的氣體為Cl₂、HCl（寫化學式）．

Answer 1

分析 硫鐵礦在空氣中焙燒，發(fā)生的反應為3FeS₂+8O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+6SO₂，將得到的固體酸溶，發(fā)生的反應為Fe₃O₄+8HCl=2FeCl₃+FeCl₂+4H₂O，然后過濾，向得到的濾液中通入氯氣，將亞鐵離子氧化生成鐵離子，離子反應方程式為Cl₂+2Fe²⁺=2Cl^-+2Fe³⁺，然后將溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾得到晶體FeCl₃•6H₂O，以此解答該題．

解答 解：（1）硫鐵礦在空氣中焙燒，發(fā)生的反應為3FeS₂+8O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+6SO₂，故答案為：3FeS₂+8O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+6SO₂；
（2）該反應的化學平衡常數(shù)表達式K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）•c（{O}_{2}）}$；過量的SO₂與NaOH溶液反應生成亞硫酸氫鈉，反應方程式為SO₂+NaOH=NaHSO₃，
故答案為：K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）•c（{O}_{2}）}$；SO₂+NaOH=NaHSO₃；
（3）酸溶過程中酸過量，促進鐵元素的浸出率，從而提高產(chǎn)率；氯化鐵是強酸弱堿鹽，鐵離子水解生成鹽酸，所以鹽酸抑制鐵離子水解，
故答案為：提高鐵元素的浸出率；抑制Fe³⁺水解；
（4）通氯氣氧化后時，氯氣氧化亞鐵離子為鐵離子，發(fā)生的主要反應的離子方程式為：Cl₂+2Fe²⁺=2Cl^-+2Fe³⁺；該過程產(chǎn)生的尾氣可用堿溶液吸收，尾氣中污染空氣的氣體為過量的氯氣和鹽酸溶液中揮發(fā)出的氯化氫氣體；
故答案為：Cl₂+2Fe²⁺=2Cl^-+2Fe³⁺；Cl₂；HCl．

點評 本題考查化學實驗制備方案設計，為高頻考點，涉及鹽類水解、氧化還原反應、化學平衡常數(shù)等知識點，明確反應原理及物質性質是解本題關鍵，熟悉流程圖中發(fā)生的反應及基本操作方法，題目難度不大．