Question

【題目】以黃鐵礦為原料制備硫酸會產(chǎn)生大量的廢渣，合理利用廢渣可以減少環(huán)境污染，變廢為寶。工業(yè)上，可利用廢渣(含F(xiàn)e2+、Fe3+的硫酸鹽及少量 CaO和MgO)制備高檔顏料鐵紅(Fe2O3) 和回收(NH4)2SO4，具體生產(chǎn)流程如下。

已知:銨黃鐵礬的化學(xué)式為(NH4)2Fe6(SO4)4(OH)12。

（1）在廢渣溶解操作時，應(yīng)選用________溶解(填字母)。

A．氨水 B．氫氧化鈉溶液 C．鹽酸 D．硫酸

（2）為了提高廢渣溶解時的浸取效率，可采用的措施有哪些？___________________（寫出一點(diǎn)即可）。

（3）物質(zhì)A 是一種氧化劑，工業(yè)上一般選用空氣，其理由是___________。氧化過程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_________________。

（4）根據(jù)下圖有關(guān)數(shù)據(jù)，你認(rèn)為工業(yè)上氧化操作時應(yīng)控制的最佳溫度和pH是：______。

（5） 銨黃鐵礬中 可能混有的 雜質(zhì)有 Fe(OH)3、____________。 銨黃鐵礬與氨水反應(yīng)的離子方程式為______________。

Answer 1

【答案】 D 將廢渣粉碎、加熱、攪拌等 原料易得，成本低， 不產(chǎn)生污染，不引入雜質(zhì) 4Fe2＋+O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O 80℃ ，pH=1.5 Ca(OH)2、Mg(OH)2、CaSO4 Fe3++3NH3H2O=Fe(OH)3↓+3NH4+

【解析】廢渣（含Fe2+、Fe3+的硫酸鹽及少量CaO和MgO），將廢渣溶解，溶解時加入的物質(zhì)能溶解廢渣但不能引進(jìn)雜質(zhì)；然后向溶液中加入A，A具有氧化性，能氧化亞鐵離子但不能引進(jìn)新的雜質(zhì)且原料易得、成本低，應(yīng)為空氣中的氧氣，然后向溶液中加入氨水，溶液中硫酸鐵和氨水反應(yīng)生成銨黃鐵礬，同時溶液中鎂離子、鈣離子形成氫氧化鈣、氫氧化鎂、硫酸鈣等會結(jié)晶析出，采用過濾方法分離得到銨黃鐵礬和濾液；將濾液蒸發(fā)濃縮回收硫酸銨；

將銨黃鐵礬溶于水得到溶液，然后向溶液中加入氨水，得到氫氧化亞鐵沉淀，然后過濾得到濾渣，將濾渣加熱得到鐵紅，（1）溶解廢渣的溶劑能溶解廢渣且不能引進(jìn)新的雜質(zhì)；（2）提高廢渣的浸取率可以粉粹、攪拌、升溫等措施；（3）A是氧化劑，具有氧化性，能氧化亞鐵離子，但不能引進(jìn)新的雜質(zhì)且原料易得、成本低；亞鐵離子在酸性溶液中被氧化為鐵離子；

（4）依據(jù)圖象分析，亞鐵離子的氧化率最高是溶液溫度為80℃，pH為1.5；（5）向溶液中加入氨水，溶液中硫酸鐵和氨水反應(yīng)生成銨黃鐵礬，同時溶液中鎂離子、鈣離子形成氫氧化鈣、氫氧化鎂、硫酸鈣等會結(jié)晶析出。

（1）溶解廢渣的溶劑能溶解廢渣且不能引進(jìn)新的雜質(zhì)，氨水和NaOH不溶解CaO和MgO，稀鹽酸能溶解廢渣但引進(jìn)雜質(zhì)，稀硫酸能溶解廢渣且不引進(jìn)新的雜質(zhì)，答案選D；（2）為了提高廢渣的浸取率，可采用的措施有：將廢渣粉碎、加熱、攪拌等；（3）A是氧化劑，具有氧化性，能氧化亞鐵離子，但不能引進(jìn)新的雜質(zhì)且原料易得、成本低，氯氣和二氧化錳都具有氧化性，但引進(jìn)新的雜質(zhì)且成本高，所以選取空氣，氧化過程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：4Fe2++O2+4H+═4Fe3++2H2O；（4）分析圖象可知在80℃時 溶液PH=1.5，此時亞鐵離子的氧化率在90%以上，時間在4h左右；（5）分析可知銨黃鐵礬中可能混有的雜質(zhì)有Fe(OH)3、Ca(OH)2、Mg(OH)2、CaSO4；銨黃鐵礬與氨水反應(yīng)是鐵離子與氨水反應(yīng)生成氫氧化鐵和銨鹽，反應(yīng)的離子方程式為Fe3++3NH3H2O=Fe(OH)3↓+3NH4+。