Question

【題目】由硫鐵礦燒渣(主要成分：Fe2O3、Al2O3、FeO、SiO2)制備綠礬(FeSO47H2O)的流程如下：

已知：①FeS2難溶于水，能還原Fe3＋，硫元素被氧化成SO42-。

②金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH范圍見下表：

金屬離子	開始沉淀的pH	沉淀完全的pH
Fe3+	1.5	3.2
Al3+	3.0	5.0
Fe2+	6.3	8.3

(1)濾渣Ⅰ的主要成分可與某種酸反應(yīng)，其氣態(tài)產(chǎn)物的電子式為____________；濾渣Ⅱ經(jīng)灼燒后可用于_______(寫出一種用途即可)。

(2)“還原”的目的是__________，寫出“還原”步驟中涉及反應(yīng)的離子方程式_________。

(3)“除鋁”反應(yīng)過程中控制的pH范圍是_______________________。

(4)操作Ⅲ包含3個(gè)基本的實(shí)驗(yàn)操作，依次是_______________，“洗滌”時(shí)的試劑最好選用下列中的____________(填代號(hào))

A.熱水 B.氯水 C.乙醇 D.飽和食鹽水

(5)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)制得的綠礬晶體中是否含有Fe3+：___________________________。

Answer 1

【答案】 冶煉制取鋁(或作耐火材料等) 將Fe3＋還原為Fe2＋后，便于分離鐵元素和鋁元素 FeS2＋14Fe3+＋8H2O＝15Fe2＋＋2SO42-+16H+ 大于或等于5.0，且小于6.3(或5.0≤pH＜6.3) 蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾 C 取少量樣品加水溶解配成溶液，滴加KSCN溶液，若溶液不變紅色，說明無Fe3＋；若溶液呈紅色，說明其中含有Fe3＋

【解析】

硫鐵礦燒渣(主要成分為Fe2O3、FeO、SiO2、Al2O3)中加入稀硫酸，得到：Fe2+、Fe3+、Al3+的酸性溶液，二氧化硅不反應(yīng)，過濾，濾渣Ⅰ為二氧化硅，在濾液中加入FeS2，將Fe3+還原為Fe2+，反應(yīng)為：FeS2＋14Fe3+＋8H2O＝15Fe2＋＋2SO42-+16H+，調(diào)節(jié)溶液pH，生成氫氧化鋁沉淀，濾渣Ⅱ?yàn)闅溲趸�鋁，濾液為硫酸亞鐵溶液，用稀硫酸酸化硫酸亞鐵溶液后，經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥，可得到FeSO47H2O，以此解答該題。

(1)分析知濾渣Ⅰ為SiO2，是酸性氧化物，但能溶于HF生成SiF4，氣態(tài)產(chǎn)物SiF4是共價(jià)化合物，其電子式為；濾渣Ⅱ?yàn)?/span>Al(OH)3，受熱分解的產(chǎn)物為Al2O3，因其高熔點(diǎn)，作耐火材料，也可通過電解冶煉得到Al；

(2) 利用FeS2可將Fe3+還原為Fe2+，同時(shí)生成SO42-，結(jié)合守恒法可知發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為FeS2＋14Fe3+＋8H2O＝15Fe2＋＋2SO42-+16H+；

(3)“除鋁”的目的是使溶液中Al3+完全沉淀，而溶液中的Fe2+不沉淀，則結(jié)合金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH范圍表中數(shù)據(jù)，可知控制的pH范圍是5.0≤pH＜6.3；

(4)從硫酸亞鐵溶液中獲取綠礬晶體，需要經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾3個(gè)基本操作，其中“洗滌”時(shí)為減小綠礬晶體的溶解不使用熱水，而選擇乙醇，另外氯水能氧化Fe2+，也不宜用來洗滌綠礬，而飽和食鹽水洗滌時(shí)綠礬表面會(huì)附雜質(zhì)離子，而不純，故只能選擇乙醇洗滌，答案為C；

(5)利用含有Fe3+的溶液中滴加KSCN溶液會(huì)變紅色，則檢驗(yàn)制得的綠礬晶體中是否含有Fe3+的操作方法是將綠礬樣品溶于水，取少量于試管中，滴加KSCN溶液，若溶液變成紅色，說明含Fe3+，若溶液不變色，則不含Fe3+。