納米(10-9米)鐵紅(Fe2O3)常用作油漆、粉末冶金的原料等.工業(yè)上可用硫鐵礦燒渣(主要含有SiO2、Fe2O3、Fe3O4等)為原料分步制備納米鐵紅。
【資料卡片】FeO化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定,易被氧化生成Fe3O4或Fe2O3;
【處理燒渣】硫鐵礦燒渣經(jīng)過還原焙燒、酸浸、水浴除雜等操作得到含酸的FeSO4溶液。
(1)還原焙燒是將硫鐵礦燒渣和一定量的褐煤經(jīng)過高溫焙燒,生成FeO,F(xiàn)e2+轉(zhuǎn)化率(Fe2+轉(zhuǎn)化率=Fe2+量Fe2+量+Fe3+量×100%)受焙燒溫度及焙燒時(shí)間的影響如圖-1及圖-2所示,分析圖像可知:最佳焙燒溫度為 900900℃,焙燒時(shí)間最好為 2020min,延長焙燒時(shí)間,F(xiàn)e2+轉(zhuǎn)化率降低的原因可能是 鐵離子轉(zhuǎn)化為四氧化三鐵鐵離子轉(zhuǎn)化為四氧化三鐵。
(2)酸浸時(shí),用一定濃度的H2SO4和FeO反應(yīng),反應(yīng)的化學(xué)方程式為 FeO+H2SO4=FeSO4+H2OFeO+H2SO4=FeSO4+H2O,屬于 復(fù)分解復(fù)分解反應(yīng)(填基本反應(yīng)類型)。
【制備鐵紅】:將處理后的含酸FeSO4溶液經(jīng)一系列操作可得納米鐵紅,流程如圖-3所示。
(3)酸性條件下,H2O2可將FeSO4氧化成Fe2(SO4)3.稀釋煮沸時(shí),發(fā)生的反應(yīng)主要有:H2SO4+2NH3?H2O=(NH4)2SO4+2H2O和 Fe2(SO4)3+6NH3?H2O=3(NH4)2SO4+2Fe(OH)3↓Fe2(SO4)3+6NH3?H2O=3(NH4)2SO4+2Fe(OH)3↓。
(4)操作Ⅰ的名稱 過濾過濾,實(shí)驗(yàn)室完成此操作所需的儀器有鐵架臺(tái)、燒杯、玻璃棒和 漏斗漏斗,玻璃棒的作用是 引流引流,操作Ⅰ所得溶液中的溶質(zhì)在農(nóng)業(yè)上可作 氮肥氮肥。
(5)水洗時(shí),為驗(yàn)證Fe(OH)3是否洗凈,最好選用 ABAB。
A.NaOH溶液和濕潤的紅色石蕊試紙
B.BaCl2溶液
C.AgNO3溶液
(6)流程中,使用離心機(jī)分離固液混合物,而不是過濾的原因是 快速、高效快速、高效。
(7)pH為7時(shí),產(chǎn)品中會(huì)混入FeOOH,會(huì)使產(chǎn)品中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 偏小偏小(填“偏大”“偏小”或“不變”)。
(8)沸騰回流時(shí),F(xiàn)e(OH)3受熱脫水生成Fe2O3,反應(yīng)的化學(xué)方程式為 2Fe(OH)3 △ Fe2O3+3H2O2Fe(OH)3 △ Fe2O3+3H2O。
(9)200噸含鐵元素42%的硫鐵礦渣制備鐵紅,假設(shè)生產(chǎn)過程中鐵元素?zé)o損失,計(jì)算理論能制得納米Fe2O3多少噸?(寫出計(jì)算過程)。
F
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2
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量
F
e
2
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量
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F
e
3
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量
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△
【考點(diǎn)】物質(zhì)的相互轉(zhuǎn)化和制備;反應(yīng)類型的判定.
【答案】900;20;鐵離子轉(zhuǎn)化為四氧化三鐵;FeO+H2SO4=FeSO4+H2O;復(fù)分解;Fe2(SO4)3+6NH3?H2O=3(NH4)2SO4+2Fe(OH)3↓;過濾;漏斗;引流;氮肥;AB;快速、高效;偏小;2Fe(OH)3 Fe2O3+3H2O
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【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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