Question

16．綠礬（FeSO₄•7H₂O）可用作除草劑、凈水劑或抗貧血藥等．某研究小組同學(xué)采用硫鐵礦焙燒后的燒渣（主要成份為Fe₂O₃、Al₂O₃和SiO₂，不考慮其他雜質(zhì)）制備綠礬，設(shè)計(jì)了如下流程．

請(qǐng)回答：
（1）①～③所涉及的實(shí)驗(yàn)操作方法中，用到過(guò)濾的是①②（填序號(hào)）．
（2）③中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是Fe（OH）₃+3H⁺=Fe³⁺+3H₂O．
（3）下列說(shuō)法正確的是（填字母）ac．
a．①中可選用鹽酸，③中只能用硫酸  
b．溶液B中含有OH^-、SiO₃^2-、AlO₂^-等陰離子
c．④中發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，固體C做還原劑
（4）原燒渣中Fe₂O₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為48.00%（或0.48）．

Answer 1

分析 燒渣主要成份為Fe₂O₃、Al₂O₃和SiO₂，不考慮其他雜質(zhì)，與足量酸混合，離子反應(yīng)方程式為Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O、Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O；
SiO₂和酸不反應(yīng)，然后過(guò)濾得到的固體A為SiO₂，溶液A中含有H+、Al³⁺、Fe³⁺，加入足量堿，發(fā)生的反應(yīng)為Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓、Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，然后過(guò)濾得到的濾液B中含有偏鋁酸鹽和堿，固體B為Fe（OH）₃，B和稀硫酸反應(yīng)生成Fe₂（SO₄）₃，C中含有硫酸和硫酸鐵，加入固體C，為防止引入雜質(zhì)，則固體C為Fe，發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸亞鐵，然后蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾得到綠礬，
（1）分離難溶性固體和溶液采用過(guò)濾方法；
（2）③中為氫氧化鐵和酸的反應(yīng)；
（3）a．①的目的是溶解金屬氧化物，③的目的是得到硫酸鹽；
b．B中不含硅酸根離子；
c．加入Fe的目的是還原鐵離子；
（4）n[FeSO₄•7H₂O]=$\frac{25.02g}{278g/mol}$=0.09mol，根據(jù)2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺知，有$\frac{2}{3}$的亞鐵離子來(lái)自于鐵離子，所以根據(jù)Fe原子守恒得n（Fe₂O₃）=$\frac{1}{2}$×$\frac{2}{3}$×n[FeSO₄•7H₂O]=$\frac{1}{2}$×$\frac{2}{3}$×0.09mol=0.03mol，m（Fe₂O₃）=0.03mol×160g/mol=4.8g，根據(jù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)公式計(jì)算其質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：燒渣主要成份為Fe₂O₃、Al₂O₃和SiO₂，不考慮其他雜質(zhì)，與足量酸混合，離子反應(yīng)方程式為Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O、Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O，；
SiO₂和酸不反應(yīng)，然后過(guò)濾得到的固體A為SiO₂，溶液A中含有H+、Al³⁺、Fe³⁺，加入足量堿，發(fā)生的反應(yīng)為Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓、Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，然后過(guò)濾得到的濾液B中含有偏鋁酸鹽和堿，固體B為Fe（OH）₃，為防止引進(jìn)雜質(zhì)，酸用稀硫酸，B和稀硫酸反應(yīng)生成Fe₂（SO₄）₃，C中含有硫酸和硫酸鐵，加入固體C，為防止引入雜質(zhì)，則固體C為Fe，發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸亞鐵，然后蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾得到綠礬，
（1）通過(guò)以上分析知，采用過(guò)濾方法分離的是①②，故答案為：①②；
（2）氫氧化鐵和酸反應(yīng)生成鐵鹽和水，離子方程式為Fe（OH）₃+3H⁺=Fe³⁺+3H₂O，故答案為：Fe（OH）₃+3H⁺=Fe³⁺+3H₂O；
（3）a． ①的目的是溶解金屬氧化物，③的目的是得到硫酸鹽，所以①中可選用鹽酸，③中只能用硫酸，
，故正確；
b．通過(guò)以上分析知，溶液B中含有OH^-、AlO₂^-，不含硅酸根離子，故錯(cuò)誤；
c．④中發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，固體C做還原劑，失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，故正確；
故選ac；
（4）n[FeSO₄•7H₂O]=$\frac{25.02g}{278g/mol}$=0.09mol，根據(jù)2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺知，有$\frac{2}{3}$的亞鐵離子來(lái)自于鐵離子，所以根據(jù)Fe原子守恒得n（Fe₂O₃）=$\frac{1}{2}$×$\frac{2}{3}$×n[FeSO₄•7H₂O]=$\frac{1}{2}$×$\frac{2}{3}$×0.09mol=0.03mol，m（Fe₂O₃）=0.03mol×160g/mol=4.8g，氧化鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{4.8g}{10.00g}×$100%=48.00%（或0.48），
故答案為：48.00%（或0.48）．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)制備，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生分析推斷及綜合應(yīng)用能力，明確流程圖中發(fā)生的反應(yīng)及物質(zhì)分離提純方法是解本題關(guān)鍵，注意原子守恒的靈活運(yùn)用，注意綠礬中Fe元素來(lái)源，為易錯(cuò)點(diǎn)．