Question

8．以黃鐵礦為原料制硫酸產(chǎn)生的硫酸渣中含F(xiàn)e₂O₃、SiO₂、Al₂O₃、CaO、MgO 等．
現(xiàn)以硫酸渣制備鐵紅（Fe₂O₃），過程如下：

（1）酸溶過程中Fe₂O₃與稀硫酸反應(yīng)的離子方程式是Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O．
（2）還原過程中加入FeS₂是將溶液中的Fe³⁺還原為Fe²⁺，而本身被氧化為SO₄^2-，寫出有關(guān)的離子方程式：FeS₂+14Fe³⁺+8H₂O=15Fe²⁺+2SO₄^2-+16H⁺．檢驗Fe³⁺被完全還原的實驗操作和現(xiàn)象是：取少量試液于試管中，滴入幾滴KSCN溶液，若不顯紅色，則說明Fe³⁺已被完全還原．
（3）氧化過程中通入空氣和加入NaOH是為了將溶液中的鐵元素充分轉(zhuǎn)化為沉淀而析出，寫出有關(guān)的離子方程式：4Fe²⁺+O₂+2H₂O+8OH^-=4Fe（OH）₃↓或Fe²⁺+2OH^-=Fe（OH）₂↓，4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃．
（4）生產(chǎn)過程中，為了確保鐵紅的質(zhì)量，氧化過程需要調(diào)節(jié)溶液的pH的范圍是3.2～3.8（部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH見下表）

沉淀物	Fe（OH）3	Al（OH）3	Fe（OH）2	Mg（OH）2
開始沉淀	2.7	3.8	7.5	9.4
完全沉淀	3.2	5.2	9.7	12.4

（5）濾液B可以回收的物質(zhì)有Al₂（SO₄）₃、MgSO₄、Na₂SO₄．

Answer 1

分析 硫酸渣中含F(xiàn)e₂O₃、SiO₂、Al₂O₃、MgO等，硫酸渣中加入稀硫酸，硫酸渣中Fe₂O₃、Al₂O₃、MgO都能溶于稀硫酸生成可溶性的硫酸鹽，SiO₂不和稀硫酸反應(yīng)，加入FeS₂，F(xiàn)e³⁺和FeS₂發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Fe²⁺，然后過濾，濾渣A中主要成分是SiO₂；濾液中含有Fe²⁺、Mg²⁺、Al³⁺，向濾液中加入NaOH、通入空氣，且控制溶液pH，將Fe²⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀，然后過濾，濾液B中含有Mg²⁺、Al³⁺，濾渣中含有Fe（OH）₃，然后洗滌、烘干，烘干時Fe（OH）₃分解生成Fe₂O₃，研磨得到Fe₂O₃即鐵紅，以此解答該題．

解答 解：（1）氧化鐵是堿性氧化物，可以和硫酸反應(yīng)生成硫酸鐵和水，離子方程式為Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O，
故答案為：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O；
（2）還原過程中加入FeS₂粉增大溶液中Fe²⁺的含量，同時有H₂SO₄生成，根據(jù)反應(yīng)物和生成物書寫離子方程式為FeS₂+14 Fe³⁺+8H₂O=15Fe²⁺+2SO₄^2-+16H⁺，檢驗鐵離子，可取少量試液于試管中，滴入幾滴KSCN溶液，若不顯紅色，則說明Fe³⁺已被完全還原，
故答案為：FeS₂+14Fe³⁺+8H₂O=15Fe²⁺+2SO₄^2-+16H⁺；取少量試液于試管中，滴入幾滴KSCN溶液，若不顯紅色，則說明Fe³⁺已被完全還原；
（3）通入空氣、加入NaOH可以將溶液中的鐵元素充分轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀而析出，即4Fe²⁺+O₂+2H₂O+8OH^-=4Fe（OH）₃↓ 或Fe²⁺+2OH^-=Fe（OH）₂↓，4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃，
故答案為：4Fe²⁺+O₂+2H₂O+8OH^-=4Fe（OH）₃↓ 或Fe²⁺+2OH^-=Fe（OH）₂↓，4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃；
（4）根據(jù)幾種離子沉淀的pH，使Fe³⁺沉淀完全的PH為3.2，其他離子開始沉淀PH為3.8，因此所選PH因介于3.2和3.8之間，
故答案為：3.2～3.8；
（5）因二氧化硅不與硫酸反應(yīng)，故“濾渣A”主要成份為SiO₂；未沉淀的離子為Na⁺、Mg²⁺、Al³⁺，故濾液B可以回收的物質(zhì)有Na₂SO₄、Al₂（SO₄）₃、MgSO₄，
故答案為：Al₂（SO₄）₃、MgSO₄、Na₂SO₄．

點評 本題考查物質(zhì)分離和提純，為高頻考點，側(cè)重考查學(xué)生知識綜合應(yīng)用能力，涉及化學(xué)反應(yīng)速率影響因素、離子方程式的書寫、離子檢驗、難溶物的溶解平衡等知識點，明確化學(xué)原理、離子方程式書寫規(guī)則、離子檢驗方法是解本題關(guān)鍵，要明確流程圖中各個步驟可能發(fā)生的反應(yīng)、基本操作方法及所用儀器等，題目難度不大．