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(guò)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(guò)高溫焙燒,生成FeO。Fe2+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(zhǎng)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。
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(2)酸浸時(shí),用一定濃度的和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(guò)濾過(guò)濾,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(填字母序號(hào))。
A.NaOH溶液和濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙
B.BaCl2溶液
C.AgNO3溶液
(6)沸騰回流時(shí),F(xiàn)e(OH)3受熱脫水生成納米級(jí)Fe2O3。用離心機(jī)分離出Fe2O3,而不是過(guò)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,令使產(chǎn)品中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 偏小偏小(填“偏大”或“偏小”)。
(8)用200噸含鐵元素42%的硫鐵礦渣制備鐵紅,假設(shè)鐵元素?zé)o損失,理論上能制得納米Fe2O3120120噸。
F
e
2
+
量
F
e
2
+
量
+
F
e
3
+
量
×
100
%
【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(guò)濾;氮肥;AB;快速高效;偏??;120
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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