Question

【題目】利用硫酸渣(主要含Fe2O3、SiO2、Al2O3、MgO等雜質)制備氧化鐵的工藝流程如下：

(1)“酸浸”中硫酸要適當過量，目的是___________。

(2)“還原”是將Fe3+轉化為Fe2+，同時FeS2被氧化為SO42-，該反應的離子方程式為___________。

(3)為測定“酸浸”步驟后溶液中Fe3+的量以控制加入FeS2的量。實驗步驟為：準確量取一定體積的酸浸后的溶液于錐形瓶中，加入HCl、稍過量SnCl2，再加HgCl2除去過量的SnCl2，以二苯胺磺酸鈉為指示劑，用K2Cr2O7標準溶液滴定。有關反應的化學方程式如下：

2Fe3++Sn2++6Cl—＝2Fe2++SnCl62—

Sn2++4Cl—+2HgCl2＝SnCl62-+Hg2Cl2↓

6Fe2++Cr2O72—+14H+＝6Fe3++2Cr3++7H2O

滴定時，K2Cr2O7標準溶液應盛放在滴定管中___________ (填“酸式”、“堿式”)；若不加HgCl2，則測定的Fe3+量___________ (填“偏高”、“偏低”或“不變”)。

(4)①可選用___________ (填試劑)檢驗濾液中含有Fe3+。產生Fe3+的原因是___________ (用離子方程式表示)。

②已知部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH見下表：

實驗可選用的試劑有：稀硝酸、Ba(NO3)2溶液、酸性KMnO4溶液、NaOH溶液，要求制備過程中不產生有毒氣體。請完成由“過濾”后的溶液模擬制備氧化鐵的實驗步驟：___________

a．氧化：。 b．沉淀：。 c．分離，洗滌。 d．烘干，研磨。

Answer 1

【答案】 提高鐵的浸出率，抑制Fe3+的水解 14Fe3++FeS2+8H2O=15Fe2++2SO42-+16H+ 酸式 偏高 KSCN或苯酚 4Fe2＋＋O2＋4H＋＝4Fe3＋＋2H2O 向溶液中加入過量的酸性高錳酸鉀溶液，攪拌；滴加NaOH溶液，調節(jié)溶液的pH為3.2～3.8

【解析】分析:硫酸渣(主要含Fe2O3、SiO2、Al2O3、MgO等雜質)中加入稀硫酸酸浸, Fe2O3、Al2O3、MgO和稀硫酸反應生成Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3和MgSO4,然后向溶液中加入FeS2, FeS2將Fe3+轉化為Fe2+,同時FeS2被氧化為SO42-,然后過濾得到濾渣,將濾液發(fā)生一系列變化得到氧化鐵粉末。以此解題。
詳解：(1)鐵離子、鋁離子為弱離子,易發(fā)生水解反應,且一種物質過量能提高另一種物質的轉化,所以稀硫酸適當過量的原因是提高鐵的浸出率,抑制Fe3+的水解,因此，本題正確答案是:提高鐵的浸出率,抑制Fe3+的水解;
(2)由信息Fe3+轉化為Fe2+,同時FeS2被氧化為SO42-,在利用氧化還原反應配平方程式為14Fe3++FeS2+8H2O=15Fe2++2SO42-+16H+ ，因此，本題正確答案是: 14Fe3++FeS2+8H2O=15Fe2++2SO42-+16H+。
(3)酸性溶液用酸性滴定管、堿性溶液用堿性滴定管,重鉻酸鉀酸性溶液呈酸性,應該用酸式滴定管,若不加HgCl2,溶液中含有Sn2+,也可以被酸性高錳酸鉀氧化,導致高錳酸鉀的物質的量增大,則測定的Fe3+量偏高，因此，本題正確答案是:酸式;偏高；
(4)①檢驗濾液中含有Fe3＋是KSCN溶液,鐵離子和KSCN溶液反應生成血紅色液體; Fe2+不穩(wěn)定,易被空氣氧化生成鐵離子,所以產生鐵離子,離子方程式為4Fe2＋＋O2＋4H＋＝4Fe3＋＋2H2O，因此，本題正確答案是:KSCN; 4Fe2＋＋O2＋4H＋＝4Fe3＋＋2H2O；
②a.“過濾”后的溶液中有Fe2+、Al3+、Mg2+以及少量Fe3＋,首先向溶液中加入過量的酸性高錳酸鉀溶液,攪拌,將Fe2+完全氧化為Fe3＋,
b.然后控制pH,只使Fe(OH)3沉淀,從表格數據可以分析,控制pH為3.2～3.8,因此，本題正確答案是:a.向溶液中加入過量的酸性高錳酸鉀溶液,攪拌；b.滴加NaOH溶液,調節(jié)溶液為pH為3.2～3.8。