Question

16．利用硫酸渣（主要含F(xiàn)e₂O₃、SiO₂、Al₂O₃、MgO等雜質(zhì)）制備氧化鐵的工藝流程如下：

（1）“酸浸”中硫酸要適當(dāng)過量，目的是提高鐵的浸出率，抑制Fe³⁺的水解．
（2）“還原”是將Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe²⁺，同時FeS₂被氧化為SO₄^2-，該反應(yīng)的離子方程式為14Fe³⁺+FeS₂+8H₂O=15Fe²⁺+2SO₄^2-+16H⁺．
（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(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)溶液滴定．有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式如下：
2Fe³⁺+Sn²⁺+6Cl^-=2Fe²⁺+SnCl₆^2-；
Sn²⁺+4Cl^-+2HgCl₂=SnCl₆^2-+Hg₂Cl₂↓
6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O
滴定時，K₂Cr₂O₇標(biāo)準(zhǔn)溶液應(yīng)盛放在酸式滴定管中（填“酸式”、“堿式”）；若不加HgCl₂，則測定的Fe³⁺量偏高（填“偏高”、“偏低”或“不變”）．
（4）①可選用KSCN（填試劑）檢驗濾液中含有Fe³⁺，產(chǎn)生Fe³⁺的原因是4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O（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：

沉淀物	Fe（OH）3	Al（OH）3	Fe（OH）2	Mg（OH）2	Mn（OH）2
開始沉淀	2.7	3.8	7.5	9.4	8.3
完全沉淀	3.2	5.2	9.7	12.4	9.8

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(chǎn)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：向溶液中加入過量的酸性高錳酸鉀溶液，攪拌．
b．沉淀：滴加NaOH溶液，調(diào)節(jié)溶液為pH為3.2～3.8．
c．分離，洗滌．
d．烘干，研磨．

Answer 1

分析 硫酸渣（主要含F(xiàn)e₂O₃、SiO₂、Al₂O₃、MgO等雜質(zhì)）中加入稀硫酸酸浸，F(xiàn)e₂O₃、Al₂O₃、MgO和稀硫酸反應(yīng)生成Fe₂（SO₄）₃、Al₂（SO₄）₃和MgSO₄，然后向溶液中加入FeS₂，F(xiàn)eS₂將Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe²⁺，同時FeS₂被氧化為SO₄^2-，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；
（1）鐵離子、鋁離子為弱離子，易發(fā)生水解反應(yīng)，且一種物質(zhì)過量能提高另一種物質(zhì)的轉(zhuǎn)化；
（2）由信息Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe²⁺，同時FeS₂被氧化為SO₄^2-，在利用氧化還原反應(yīng)配平方程式：
（3）酸性溶液用酸性滴定管、堿性溶液用堿性滴定管，若不加HgCl₂，溶液中含有Sn²⁺，也可以被酸性高錳酸鉀氧化；
（4）①檢驗濾液中含有Fe³⁺是KSCN溶液；Fe²⁺不穩(wěn)定，易被空氣氧化生成鐵離子；
②a．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(diào)節(jié)溶液的pH為3.2^_～3.8，使Fe³⁺完全沉淀，但其它離子不能產(chǎn)生沉淀．

解答 解：硫酸渣（主要含F(xiàn)e₂O₃、SiO₂、Al₂O₃、MgO等雜質(zhì)）中加入稀硫酸酸浸，F(xiàn)e₂O₃、Al₂O₃、MgO和稀硫酸反應(yīng)生成Fe₂（SO₄）₃、Al₂（SO₄）₃和MgSO₄，然后向溶液中加入FeS₂，F(xiàn)eS₂將Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe²⁺，同時FeS₂被氧化為SO₄^2-，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；
（1）鐵離子、鋁離子為弱離子，易發(fā)生水解反應(yīng)，且一種物質(zhì)過量能提高另一種物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，所以稀硫酸適當(dāng)過量的原因是提高鐵的浸出率，抑制Fe³⁺的水解，故答案為：提高鐵的浸出率，抑制Fe³⁺的水解；
（2）由信息Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe²⁺，同時FeS₂被氧化為SO₄^2-，在利用氧化還原反應(yīng)配平方程式為14Fe³⁺+FeS₂+8H₂O=15Fe²⁺+2SO₄^2-+16H⁺，
故答案為：14Fe³⁺+FeS₂+8H₂O=15Fe²⁺+2SO₄^2-+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(yīng)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(dǎo)致高錳酸鉀的物質(zhì)的量增大，則測定的Fe³⁺量偏高，
故答案為：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(yīng)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(chǎn)生鐵離子，離子方程式為4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：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(shù)據(jù)可以分析，控制pH為3.2～3.8，
故答案為：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(diào)節(jié)溶液為pH為3.2～3.8．

點評 本題考查物質(zhì)制備，為高頻考點，側(cè)重考查學(xué)生分析及知識綜合運用能力，涉及物質(zhì)分離提純、氧化還原反應(yīng)、儀器用途、鹽類水解等知識點，明確化學(xué)反應(yīng)原理及物質(zhì)性質(zhì)是解本題關(guān)鍵，難點是（4）題pH值范圍判斷．