Question

12．工業(yè)上利用硫酸淹（含F(xiàn)e²⁺、Fe³⁺的硫酸鹽及少量 CaO和MgO）制備高檔顏料鐵紅（Fe₂0₃ ）和回收（NH₄）₂SO₄，具體生產(chǎn)流程如圖1
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請根據(jù)上述流程回答下列問題：
（1）在對廢渣進行溶解操作中，應(yīng)選用A（填編號）．
A．硫酸 B．鹽酸 C．氫氧化鈉 D．氨水
（2）物質(zhì)A是一種氧化劑，這種氧化劑最好選用H₂O₂ （填化學(xué)式）；氧化后的溶液中加入氨水，然后經(jīng)結(jié)晶得銨黃鐵礬晶體，結(jié)晶的方法通常有蒸發(fā)、降溫．
（3）裉據(jù)圖2有關(guān)數(shù)據(jù)信息，你認為該工業(yè)進行氧化操作時應(yīng)采取的適宜條件是溶液溫度為80℃，pH為1.5，時間為4小時左右
（4）往銨黃鐵礬（化學(xué)式為：（NH₄）₂、Fe₆（SO₄）₄（OH）_|2）溶液中加入溶液B使pH達5時Fe³⁺沉淀完全，形成沉淀的離子方程式是Fe³⁺+3NH₃•H₂O=Fe（OH）₂↓+3NH₄⁺，驗證Fe³⁺沉淀完全的方法是故待固體完全沉降后，取上層清液于試管中，向其中滴加幾滴KSCN溶液，若溶液不變紅色，則溶液中鐵離子已經(jīng)沉淀完全，反之則沉淀不完全；
（5）若對硫酸渣中硫酸亞鐵加強熱也可粗制鐵紅，但因產(chǎn)品純度不高而導(dǎo)致檔次降低，同時生成的兩種氣體中有一種為大氣污染物．請完成利用該反應(yīng)制備鐵紅的化學(xué)方程式：4
 FeS0₄=2 Fe₂0₃+4SO₂↑+O₂↑．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)廢渣成分結(jié)合提純物質(zhì)組成分析判斷；
（2）氧化劑主要是用來氧化亞鐵離子，H₂O₂成本低，被還原為H₂O，不引入雜質(zhì)，不產(chǎn)生污染；使溶液中溶質(zhì)結(jié)晶析出的方法有蒸發(fā)和降溫等方法；
（3）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；
（4）依據(jù)銨黃鐵礬軟件后溶液中鐵離子和氨水反應(yīng)生成氫氧化鐵書寫；根據(jù)若溶液中Fe³⁺已經(jīng)沉淀完全，則滴入KSCN溶液后不會變紅來分析；
（6）依據(jù)氧化還原反應(yīng)電子守恒和原子守恒書寫離子方程式．

解答 解：（1）在廢渣溶解操作時，目的是溶解氧化物，制備高檔顏料鐵紅（Fe₂O₃ ）和回收（NH₄）₂SO₄，不能引入雜質(zhì)離子；
A、硫酸能溶解氧化鈣和氧化鎂，且不引入雜質(zhì)離子，故A符合；
B、鹽酸溶解氧化鈣和氧化鎂，但引入氯離子不能除去，故B不選；
C、氫氧化鈉溶液沉淀鐵離子和亞鐵離子不能溶解氧化鈣、氧化鎂，故C不選；
D、氨水不能溶解氧化物，能沉淀鐵離子和亞鐵離子，故D不選；
故答案為：A；
（2）氧化劑主要是氧化亞鐵離子便于提取，使用H₂O₂成本低，被還原為H₂O，不引入雜質(zhì)，不產(chǎn)生污染，使溶液中溶質(zhì)結(jié)晶析出的方法有蒸發(fā)和降溫等方法．
故答案為：H₂O₂；蒸發(fā)，降溫；
（3）分析圖象可知在80°C時 溶液PH=1.5，此時亞鐵離子的氧化率在90%以上，時間在4小時左右，
故答案為：溶液溫度為80℃，pH為1.5，時間為4小時左右；
（4）往銨黃鐵礬加入溶液B為氨水，至pH為5時產(chǎn)生沉淀，生成的是氫氧化鐵沉淀反應(yīng)離子方程式為：Fe³⁺+3NH₃•H₂O=Fe（OH）₂↓+3NH₄⁺；若溶液中Fe³⁺已經(jīng)沉淀完全，則滴入KSCN溶液后不會變紅，故待固體完全沉降后，取上層清液于試管中，向其中滴加幾滴KSCN溶液，若溶液不變紅色，則溶液中鐵離子已經(jīng)沉淀完全，反之則沉淀不完全．
故答案為：Fe³⁺+3NH₃•H₂O=Fe（OH）₂↓+3NH₄⁺；故待固體完全沉降后，取上層清液于試管中，向其中滴加幾滴KSCN溶液，若溶液不變紅色，則溶液中鐵離子已經(jīng)沉淀完全，反之則沉淀不完全；
（5）硫酸亞鐵受熱分解制的鐵紅為Fe₂O₃，同時生成的兩種氣體中有一種為大氣污染物，依據(jù)氧化還原反應(yīng)和電子守恒分析判斷做氧化劑元素化合價降低的是硫元素化合價變化為+4價，即生成SO₂氣體，則另一種氣體為O₂，依據(jù)原子守恒配平寫出化學(xué)方程式為：4FeSO₄=2Fe₂O₃+4SO₂↑+O₂↑，故答案為：4FeSO₄=2Fe₂O₃+4SO₂↑+O₂↑．

點評 本題考查了物質(zhì)制備和提純的實驗流程分析判斷，圖象分析應(yīng)用，化學(xué)方程式書寫方法，題目信息量大需要仔細審題，題目難度中等．