Question

8．工業(yè)上利用硫酸渣（含F(xiàn)e²⁺、Fe³⁺的硫酸鹽及少量CaO和MgO）制備高檔顏料鐵紅（Fe₂O₃）和回收（NH₄）₂SO₄，具體生產(chǎn)流程如下：

（注：銨黃鐵礬化學(xué)式為（NH₄）₂Fe₆（SO₄）₄（OH）₁₂）
（1）在廢渣溶解操作時(shí)，應(yīng)選用D溶解（填字母）．
A、氨水       B、氫氧化鈉       C、鹽酸        D、硫酸
（2）物質(zhì)A是一種氧化劑，工業(yè)上最好選用空氣（供選擇使用的有：空氣、Cl₂、MnO₂），其理由是原料來(lái)源容易，成本低，不產(chǎn)生污染，不引入雜質(zhì)．
（3）根據(jù)圖有關(guān)數(shù)據(jù)，你認(rèn)為工業(yè)上氧化操作時(shí)應(yīng)控制的條件是：溶液溫度控制在80℃，pH控制在1.5．

（4）“結(jié)晶”反應(yīng)的化學(xué)方程式為3Fe₂（SO₄）₃+2NH₃．H₂O+10H₂O=（NH₄）₂Fe₆（SO₄）₄（OH）₁₂↓+5H₂SO₄．
（5）簡(jiǎn)述檢驗(yàn)“濾液”中含有NH₄⁺的實(shí)驗(yàn)方法：取少量濾液于試管中，向試管中加入足量的濃氫氧化鈉溶液，加熱．用濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙放在試管口處，紅色石蕊試紙變藍(lán)色，說(shuō)明濾液中含有NH₄⁺．

Answer 1

分析 將廢渣溶解，溶解時(shí)加入的物質(zhì)能溶解廢渣但不能引進(jìn)雜質(zhì)；然后向溶液中加入A，A具有氧化性，能氧化亞鐵離子但不能引進(jìn)新的雜質(zhì)且原料易得、成本低；然后向溶液中加入氨水，溶液中硫酸鐵和氨水反應(yīng)生成銨黃鐵礬，采用過(guò)濾方法分離得到銨黃鐵礬和濾液；將濾液蒸發(fā)濃縮回收硫酸銨；
將銨黃鐵礬溶于水得到溶液，然后向溶液中加入氨水，得到氫氧化亞鐵沉淀，然后過(guò)濾得到濾渣，將濾渣加熱得到鐵紅，
（1）溶解廢渣的溶劑能溶解廢渣且不能引進(jìn)新的雜質(zhì)；
（2）A是氧化劑，具有氧化性，能氧化亞鐵離子，但不能引進(jìn)新的雜質(zhì)且原料易得、成本低；
（3）相同pH時(shí)，溫度越高，亞鐵離子的氧化率越大；相同溫度時(shí)，pH越小，亞鐵離子的氧化率越大；
（4）硫酸鐵和一水合氨反應(yīng)生成銨黃鐵礬和硫酸；
（5）銨根離子和氫氧根離子生成一水合氨，加熱生成氨氣，氨氣能夠使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)．

解答 解：將廢渣溶解，溶解時(shí)加入的物質(zhì)能溶解廢渣但不能引進(jìn)雜質(zhì)；然后向溶液中加入A，A具有氧化性，能氧化亞鐵離子但不能引進(jìn)新的雜質(zhì)且原料易得、成本低；然后向溶液中加入氨水，溶液中硫酸鐵和氨水反應(yīng)生成銨黃鐵礬，采用過(guò)濾方法分離得到銨黃鐵礬和濾液；將濾液蒸發(fā)濃縮回收硫酸銨；
將銨黃鐵礬溶于水得到溶液，然后向溶液中加入氨水，得到氫氧化亞鐵沉淀，然后過(guò)濾得到濾渣，將濾渣加熱得到鐵紅，
（1）溶解廢渣的溶劑能溶解廢渣且不能引進(jìn)新的雜質(zhì)，氨水和NaOH不溶解CaO和MgO，稀鹽酸能溶解廢渣但引進(jìn)雜質(zhì)，稀硫酸能溶解廢渣且不引進(jìn)新的雜質(zhì)，故選D；
（2）A是氧化劑，具有氧化性，能氧化亞鐵離子，但不能引進(jìn)新的雜質(zhì)且原料易得、成本低，氯氣和二氧化錳都具有氧化性，但引進(jìn)新的雜質(zhì)且成本高，所以選取空氣，
故答案為：空氣；原料來(lái)源容易，成本低，不產(chǎn)生污染，不引入雜質(zhì)；
（3）相同pH時(shí)，溫度越高，亞鐵離子的氧化率越大；相同溫度時(shí)，pH越小，亞鐵離子的氧化率越大，根據(jù)圖知，溶液溫度控制在80℃，pH控制在1.5，氧化時(shí)間為4小時(shí)左右，所以控制的條件是：溶液溫度控制在80℃，pH控制在1.5，故答案為：溶液溫度控制在80℃，pH控制在1.5；
（4）硫酸鐵和一水合氨反應(yīng)生成銨黃鐵礬和硫酸，反應(yīng)方程式為3Fe₂（SO₄）₃+2NH₃．H₂O+10H₂O=（NH₄）₂Fe₆（SO₄）₄（OH）₁₂↓+5H₂SO₄，
故答案為：3Fe₂（SO₄）₃+2NH₃．H₂O+10H₂O=（NH₄）₂Fe₆（SO₄）₄（OH）₁₂↓+5H₂SO₄；
（5）銨根離子和氫氧根離子生成一水合氨，加熱生成氨氣，氨氣能夠使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)，銨根離子的檢驗(yàn)方法是：取少量濾液于試管中，向試管中加入足量的濃氫氧化鈉溶液，加熱．用濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙放在試管口處，紅色石蕊試紙變藍(lán)色，說(shuō)明濾液中含有NH₄⁺，
故答案為：取少量濾液于試管中，向試管中加入足量的濃氫氧化鈉溶液，加熱．用濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙放在試管口處，紅色石蕊試紙變藍(lán)色，說(shuō)明濾液中含有NH₄⁺．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)分離和提純，為高頻考點(diǎn)，涉及離子檢驗(yàn)、除雜、條件控制、氧化還原反應(yīng)等知識(shí)點(diǎn)，綜合性較強(qiáng)，明確流程圖中發(fā)生的反應(yīng)及基本操作方法是解本題關(guān)鍵，注意選取試劑時(shí)不能引進(jìn)新的雜質(zhì)．