Question

2．氧化鐵黃（化學(xué)式為FeOOH）是一種黃色顏料，工業(yè)上用廢鐵為主要原料生產(chǎn)氧化鐵黃的一種工藝流程如下：

（1）氧化鐵黃中鐵元素的化合價(jià)為+3，廢鐵在反應(yīng)前常用熱的純堿溶液清洗表面油污，其原理是CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-（寫離子方程式）．
（2）氧化過程生成氧化鐵黃的化學(xué)方程式是4FeSO₄+O₂+8NaOH=4FeOOH+4Na₂SO₄+2H₂O．
（3）上述流程中，檢驗(yàn)“洗滌”是否完全的方法是取最后一次洗滌液，加入少量氯化鋇溶液，后加入適量稀鹽酸，如未觀察到白色沉淀，即可證明洗干凈．
（4）氧化時(shí)應(yīng)控制pH的合理范圍是3.5-4.0，pH過小導(dǎo)致氧化鐵黃產(chǎn)率較低的可能原因是PH過低導(dǎo)致氧化鐵黃部分溶于酸．
（5）取1g樣品進(jìn)行純度測試，將其溶解于足量稀鹽酸中，后用一定濃度的過量NaOH溶液沉淀其中的鐵元素，得到沉淀的質(zhì)量為Bg，試用所給數(shù)據(jù)求出產(chǎn)品的純度$\frac{89B}{107}$$\frac{（\;\;\;\;）}{（\;\;\;\;）}×$100%．

Answer 1

分析 過量廢鐵加入濃硫酸加熱溶解得到硫酸亞鐵溶液，加入氫氧化鈉溶液通入空氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氧化鐵黃，過濾、洗滌、干燥得到成品氧化鐵黃，
（1）廢鐵表面由防銹的油污，碳酸鈉溶液水解顯堿性，油脂會在碳酸鈉溶液中水解；
（2）流程分析可知過量鐵粉和濃硫酸加熱反應(yīng)生成硫酸亞鐵，加入氫氧化鈉溶液通入空氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氧化鐵黃，結(jié)合原子守恒和電子守恒配平書寫化學(xué)方程式；
（3）檢查洗滌液中是否含有硫酸根離子設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)是否洗滌干凈；
（4）FeOOH可與酸反應(yīng)生成鹽和水；
（5）FeOOH加入鹽酸生成氯化鐵，然后加入氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氧化鐵．

解答 解：過量廢鐵加入濃硫酸加熱溶解得到硫酸亞鐵溶液，加入氫氧化鈉溶液通入空氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氧化鐵黃，過濾、洗滌、干燥得到成品氧化鐵黃，
（1）FeOOH種O為-2價(jià)，H為+1價(jià)，則Fe為+3價(jià)，廢鐵表面由防銹的油污，碳酸鈉溶液水解顯堿性，油脂會在碳酸鈉溶液中水解，易于洗滌，廢鐵在反應(yīng)前常用熱的純堿溶液清洗表面油污，其原理是：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，
故答案為：+3；CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-；
（2）流程分析可知過量鐵粉和濃硫酸加熱反應(yīng)生成硫酸亞鐵，加入氫氧化鈉溶液通入空氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氧化鐵黃，同時(shí)生成硫酸鈉和水，結(jié)合原子守恒和電子守恒配平書寫化學(xué)方程式為：4FeSO₄+O₂+8NaOH=4FeOOH+4Na₂SO₄+2H₂O，
故答案為：4FeSO₄+O₂+8NaOH=4FeOOH+4Na₂SO₄+2H₂O；
（3）檢查洗滌液中是否含有硫酸根離子設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)是否洗滌干凈，檢驗(yàn)洗滌是否完全的方法是，取少量最后一次的洗滌液于試管中，向其中滴加鹽酸酸化的氯化鋇溶液，若不產(chǎn)生沉淀，則表明已洗滌干凈，否則未洗滌干凈，
故答案為：取最后一次洗滌液，加入少量氯化鋇溶液，后加入適量稀鹽酸，如未觀察到白色沉淀，即可證明洗干凈；
（4）氧化時(shí)應(yīng)控制pH的合理范圍是保證產(chǎn)率最高，此時(shí)的PH范圍為：3.5～4.0，pH過小導(dǎo)致產(chǎn)率較低是酸性增強(qiáng)，氧化鐵黃會溶解于酸中，
故答案為：PH過低導(dǎo)致氧化鐵黃部分溶于酸；
（5）FeOOH加入鹽酸生成氯化鐵，然后加入氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氧化鐵，
反應(yīng)的關(guān)系式為FeOOH～Fe（OH）₃，
             89      107
             x        Bg
x=$\frac{89B}{107}$g，
則純度為$\frac{89B}{107}$$\frac{（\;\;\;\;）}{（\;\;\;\;）}×$100%，
故答案為：$\frac{89B}{107}$$\frac{（\;\;\;\;）}{（\;\;\;\;）}×$100%．

點(diǎn)評 本題考查了物質(zhì)的分離和提純，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重于學(xué)生的分析能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�和�?jì)算能力的考查，注意把握流程分析判斷，主要是物質(zhì)性質(zhì)的理解應(yīng)用，注意實(shí)驗(yàn)基本操作的掌握，題目難度中等．