Question

2．以黃鐵礦為原料制硫酸產(chǎn)生的硫酸渣中含F(xiàn)e₂O₃、SiO₂、Al₂O₃、MgO等．實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)以硫酸渣制備鐵紅（Fe₂O₃），過(guò)程如圖：

（1）硫酸渣的成分中既能與酸又能與堿反應(yīng)的是Al₂O₃，寫(xiě)出酸溶過(guò)程Fe₂O₃與稀硫酸反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式：Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O．
（2）生產(chǎn)過(guò)程中，為了確保鐵紅的純度，氧化過(guò)程需要調(diào)節(jié)溶液的pH的范圍是3.2-3.8（部分陽(yáng)離子以氫氧化物形式沉淀時(shí)溶液的pH見(jiàn)表）

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

（3）濾渣A的主要成分為SiO₂，濾液B含有的主要物質(zhì)有Na₂SO₄、MgSO₄、Al₂（SO₄）₃．
（4）如何證明洗滌環(huán)節(jié)充分洗凈取少許最后一次洗滌濾液，滴入1～2滴Ba（NO₃）₂溶液，若不出現(xiàn)白色渾濁，表示已洗滌完全．
（5）已知硫酸渣質(zhì)量為a kg，假設(shè)鐵紅制備過(guò)程中鐵元素?fù)p耗25%，最終得到鐵紅的質(zhì)量為b kg，則原來(lái)硫酸渣中鐵元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{14b}{15a}$．（用題中所給數(shù)據(jù)計(jì)算并用最簡(jiǎn)整數(shù)比表示結(jié)果）

Answer 1

分析 硫酸渣中含F(xiàn)e₂O₃、SiO₂、Al₂O₃、MgO等，稀硫酸溶解主要除去不與酸反應(yīng)的SiO₂，過(guò)濾得到濾渣A含有SiO₂，濾液含有Fe³⁺、Al³⁺、Mg²⁺，再加氫氧化鈉，調(diào)節(jié)溶液的pH的范圍是3.2～3.8可得到Fe（OH）₃，最后洗滌、烘干、研磨使氫氧化鐵分解生成氧化鐵，從而得到鐵紅，濾液B中含有Na₂SO₄、MgSO₄、Al₂（SO₄）₃，以此解答該題．

解答 解：硫酸渣中含F(xiàn)e₂O₃、SiO₂、Al₂O₃、MgO等，稀硫酸溶解主要除去不與酸反應(yīng)的SiO₂，過(guò)濾得到濾渣A含有SiO₂，濾液含有Fe³⁺、Al³⁺、Mg²⁺，再加氫氧化鈉，調(diào)節(jié)溶液的pH的范圍是3.2～3.8可得到Fe（OH）₃，最后洗滌、烘干、研磨使氫氧化鐵分解生成氧化鐵，從而得到鐵紅，濾液B中含有Na₂SO₄、MgSO₄、Al₂（SO₄）₃，
（1）硫酸渣的成分中既能與酸又能與堿反應(yīng)的是Al₂O₃，為兩性氧化物，F(xiàn)e₂O₃與稀硫酸反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式為Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O，
故答案為：Al₂O₃；Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O；
（2）由表中數(shù)據(jù)可知調(diào)節(jié)溶液的pH的范圍是3.2～3.8主要是使三價(jià)鐵沉淀，而二價(jià)鎂，三價(jià)鋁都不沉淀，故答案為：3.2-3.8；
（3）由以上分析可知濾渣A的主要成分為SiO₂，濾液B含有的主要物質(zhì)有Na₂SO₄、MgSO₄、Al₂（SO₄）₃，
故答案為：SiO₂；Na₂SO₄、MgSO₄、Al₂（SO₄）₃；
（4）固體具有吸附性，氫氧化鐵固體表面吸附硫酸根離子，可取少許最后一次洗滌濾液，滴入1～2滴Ba（NO₃）₂溶液，若不出現(xiàn)白色渾濁，表示已洗滌完全，
故答案為：取少許最后一次洗滌濾液，滴入1～2滴Ba（NO₃）₂溶液，若不出現(xiàn)白色渾濁，表示已洗滌完全；
（5）鐵紅制備過(guò)程中鐵元素的質(zhì)量為（b×$\frac{112}{160}$）÷75%=$\frac{14b}{15}$，則原來(lái)硫酸渣中鐵元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{14b}{15a}$，故答案為：$\frac{14b}{15a}$．

點(diǎn)評(píng) 本題通過(guò)制備鐵紅，考查了物質(zhì)制備方案的設(shè)計(jì)及化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作方法的綜合應(yīng)用，題目難度中等，明確制備流程及化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作方法為解答關(guān)鍵，試題充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?/p>