Question

用磁鐵礦（主要成分Fe₃O₄、含Al₂O₃和SiO₂等雜質(zhì)），制取高純鐵紅的工藝流程如圖1．（已知K_sp[Fe（OH）₂]=8×10^-16；K_sp[Al（OH）₃]=1.3×10^-33）

（1）酸浸時(shí)，硫酸與四氧化三鐵生成兩種硫酸鹽的化學(xué)方程式是

 

；鐵粉的作用是

 

．
（2）滴加氨水產(chǎn)生氫氧化鋁的離子方程式為

 

．
（3）圖中“濾液”中主要陽(yáng)離子是

 

．
（4）采用圖2裝置（加熱儀器已略去）在約600～650℃煅燒30min，通入的氣體A是

 

．圖中使用石英玻璃反應(yīng)管，而不使用普遍玻璃反應(yīng)管的原因是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專(zhuān)題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題,元素及其化合物

分析：（1）酸浸過(guò)程中四氧化三鐵和酸反應(yīng)生成亞鐵離子、鐵離子和水；加入過(guò)量鐵粉將Fe³⁺還原為Fe²⁺；
（2）滴加氨水，鋁離子和氨水反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀；
（3）根據(jù)流程圖分析，圖中濾液主要成分為NH₄⁺；
（4）在氧氣（空氣）中碳酸亞鐵和氧氣反應(yīng)生成氧化鐵和二氧化碳；因普通玻璃高溫下容易軟化，所以圖中使用耐高溫的石英玻璃．

解答： 解：用磁鐵礦（主要成分Fe₃O₄、含Al₂O₃和SiO₂等雜質(zhì)），制取高純鐵紅的工藝流程：酸浸過(guò)程中四氧化三鐵和酸反應(yīng)Fe₃O₄+4H₂SO₄

△   .

Fe₂（SO₄）₃+FeSO₄+4H₂O生成亞鐵離子、鐵離子和水，氧化鋁和酸反應(yīng)：Al₂O₃+3H₂SO₄═Al₂（SO₄）₃+3H₂O，二氧化硅不反應(yīng)，加入過(guò)量鐵粉將Fe³⁺還原為Fe²⁺：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，因K_sp[Fe（OH）₂]=8×10^-16；K_sp[Al（OH）₃]=1.3×10^-33，所以加入20%的NH₃?H₂O，調(diào)PH=5.7，Al³⁺+3NH₃?H₂O═Al（OH）₃↓+3NH₄⁺，過(guò)濾得到濾渣為：Fe、SiO₂、Al（OH）₃，濾液中含有Fe²⁺、NH₄⁺，加入碳酸氫銨得到FeCO₃，碳酸亞鐵和氧氣反應(yīng)4FeCO₃+O₂

高溫  .

2Fe₂O₃+4CO₂．
（1）酸浸過(guò)程中四氧化三鐵和酸反應(yīng)生成亞鐵離子、鐵離子和水，“酸浸”過(guò)程中Fe₃O₄發(fā)生反應(yīng)的方程式為：Fe₃O₄+4H₂SO₄

△   .

Fe₂（SO₄）₃+FeSO₄+4H₂O；加入過(guò)量鐵粉將Fe³⁺還原為Fe²⁺：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，以便下一步進(jìn)行鐵、鋁分離，
故答案為：Fe₃O₄+4H₂SO₄

△   .

Fe₂（SO₄）₃+FeSO₄+4H₂O；將Fe³⁺還原為Fe²⁺（或作還原劑）；
（2）滴加氨水，鋁離子和氨水反應(yīng)：Al³⁺+3NH₃?H₂O═Al（OH）₃↓+3NH₄⁺，
故答案為：Al³⁺+3NH₃?H₂O═Al（OH）₃↓+3NH₄⁺；　
（3）加入20%的NH₃?H₂O，調(diào)PH=5.7，Al³⁺+3NH₃?H₂O═Al（OH）₃↓+3NH₄⁺，過(guò)濾得到濾渣為：Fe、SiO₂、Al（OH）₃，濾液中含有Fe²⁺、NH₄⁺，加入碳酸氫銨得到FeCO₃，此時(shí)圖中濾液主要成分為NH₄⁺，
故答案為：NH₄⁺；
（4）在氧氣（空氣）中碳酸亞鐵和氧氣反應(yīng)反應(yīng)：4FeCO₃+O₂

高溫  .

2Fe₂O₃+4CO₂，生成氧化鐵和二氧化碳，采用圖2裝置（加熱儀器已略去）在約600～650℃煅燒30min，通入的氣體A是氧氣（空氣）；因石英玻璃成分為二氧化硅為原子晶體耐高溫，普通玻璃高溫下容易軟化，所以圖中使用耐高溫的石英玻璃，
故答案為：氧氣（空氣）；普通玻璃高溫下容易軟化．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了工業(yè)生產(chǎn)流程的分析判斷，鐵、鋁及其化合物性質(zhì)的分析應(yīng)用，掌握流程分析方法和題干信息的理解應(yīng)用是解題關(guān)鍵，題目難度中等．