Question

4．工業(yè)上采用硫鐵礦焙燒去硫后的燒渣（主要成分為Fe₂O₃、FeO、SiO₂、Al₂O₃，不考慮其他雜質(zhì)） 制取七水合硫酸亞鐵（FeSO₄•7H₂O），流程如圖1：

（1）浸取時(shí)，溶液中的Fe²⁺易被空氣中的O₂氧化，其離子方程式為4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O．能提高燒渣浸取速率的措施有AC（填字母）．
A．將燒渣粉碎       B．降低硫酸的濃度      C．適當(dāng)升高溫度
（2）還原時(shí)，試劑X的用量與溶液pH的變化如圖2所示，則試劑X可能是B（填字母）．
A．Fe粉          B．SO₂       C．NaI
還原結(jié)束時(shí)，溶液中的主要陰離子有SO₄^2-．
（3）濾渣Ⅱ主要成分的化學(xué)式為Al（OH）₃；由分離出濾渣Ⅱ后的溶液得到產(chǎn)品，進(jìn)行的操作是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶過(guò)濾、洗滌、干燥．

Answer 1

分析 燒渣中加入稀硫酸，得到硫酸鐵、硫酸亞鐵和硫酸鋁，二氧化硅不反應(yīng)，過(guò)濾，濾渣Ⅰ為二氧化硅，在濾液中加入試劑X，隨著X的加入，溶液pH逐漸減小，X應(yīng)為SO₂，得到硫酸鋁和硫酸亞鐵溶液，調(diào)節(jié)溶液pH，生成氫氧化鋁沉淀，濾渣Ⅱ?yàn)闅溲趸�鋁，溶液經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥，可得到FeSO₄•7H₂O，
（1）溶液中的Fe²⁺易被空氣中的O₂氧化，提高燒渣浸取速率，可增大固體的表面積，提高反應(yīng)溫度，或增大離子的濃度的方法；
（2）隨著X的加入，溶液酸性增強(qiáng)，應(yīng)通入二氧化硫，被氧化生成硫酸；
（3）由以上分析可知濾渣Ⅱ?yàn)闅溲趸�鋁，即Al（OH）₃，溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥，可得到FeSO₄•7H₂O．

解答 解：燒渣中加入稀硫酸，得到硫酸鐵、硫酸亞鐵和硫酸鋁，二氧化硅不反應(yīng)，過(guò)濾，濾渣Ⅰ為二氧化硅，在濾液中加入試劑X，隨著X的加入，溶液pH逐漸減小，X應(yīng)為SO₂，得到硫酸鋁和硫酸亞鐵溶液，調(diào)節(jié)溶液pH，生成氫氧化鋁沉淀，濾渣Ⅱ?yàn)闅溲趸�鋁，溶液經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥，可得到FeSO₄•7H₂O，
（1）溶液中的Fe²⁺易被空氣中的O₂氧化，反應(yīng)的離子方程式為4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O，提高燒渣浸取速率，可增大固體的表面積，提高反應(yīng)溫度，或增大濃度，只有AC符合，
故答案為：4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O；AC；
（2）由以上分析可知，溶液酸性增強(qiáng)，應(yīng)通入二氧化硫，被氧化生成硫酸，反應(yīng)后溶液中含有SO₄^2-，
故答案為：B；SO₄^2-；
（3）由以上分析可知濾渣Ⅱ?yàn)闅溲趸�鋁，即Al（OH）₃，溶液得到溶質(zhì)晶體的操作為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥，可得到FeSO₄•7H₂O，
故答案為：Al（OH）₃；蒸發(fā)濃縮；冷卻結(jié)晶．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)實(shí)驗(yàn)制備方案設(shè)計(jì)，為高頻考點(diǎn)，涉及鹽類水解、氧化還原反應(yīng)等知識(shí)點(diǎn)，明確反應(yīng)原理及物質(zhì)性質(zhì)是解本題關(guān)鍵，熟悉流程圖中發(fā)生的反應(yīng)及基本操作方法，題目難度中等．