Question

以黃鐵礦為原料制硫酸產(chǎn)生的廢渣中含F(xiàn)e₂O₃、SiO₂、Al₂O₃、CaO、MgO等．現(xiàn)以此廢渣制備鐵紅（Fe₂O₃）的過程如下．此濃度時(shí)，部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時(shí)溶液的pH由見表．

沉淀物	開始沉淀pH	沉淀完全pH
Al（OH）3	3.0	5.2
Fe（OH）3	1.5	2.8
Fe（OH）2	7.6	9.7
Mg（OH）2	8.0	12.4

（1）酸溶過程中Fe₂O₃與稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式是______．
（2）還原過程中加入FeS₂是將溶液中的Fe³⁺還原為Fe²⁺，而本身被氧化為SO₄^2-，寫出有關(guān)的離子方程式：______．
（3）氧化過程中通入空氣和加入NaOH是為了將溶液中的鐵元素充分轉(zhuǎn)化為沉淀而析出，寫出有關(guān)的離子方程式：______．
（4）為了確保鐵紅的質(zhì)量，氧化過程需要調(diào)節(jié)溶液pH的范圍為______≤pH＜______．
（5）若NaOH加入過量，所的鐵紅產(chǎn)品中有其它雜質(zhì)，但可能無Al₂O₃，其原因是（用離子方程式表示）：______．

Answer 1

解：（1）氧化鐵與硫酸反應(yīng)生成硫酸鐵和水，方程式為：Fe₂O₃+3H₂SO₄═Fe₂（SO₄） ₃+3H₂O，
故答案為：Fe₂O₃+3H₂SO₄═Fe₂（SO₄）₃+3H₂O；
（2）因FeS₂將溶液中的Fe³⁺還原為Fe²⁺，而本身被氧化為SO₄^2-，用化合價(jià)升價(jià)法配平方程式，
故答案為：FeS₂+14Fe³⁺+8H₂O=15Fe²⁺+2SO₄^2-+16H⁺；
（3）Fe²⁺與OH^-反應(yīng)生成4Fe（OH）₂，F(xiàn)e（OH）₂不穩(wěn)定易被氧氣氧化為Fe（OH）₃，用化合價(jià)升價(jià)法配平方程式，反應(yīng)的方程式為4Fe²⁺+O₂+2H₂O+8OH^-=4Fe（OH）₃↓（或Fe²⁺+2OH^-=Fe（OH）₂↓，4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃），
故答案為：4Fe²⁺+O₂+2H₂O+8OH^-=4Fe（OH）₃↓（或Fe²⁺+2OH^-=Fe（OH）₂↓，4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃）；
（4）根據(jù)幾種離子沉淀的pH，使Fe³⁺沉淀完全的PH為3.2，其他離子開始沉淀PH為3.8，因此所選PH因介于3.2和3.8之間，故答案為：2.8≤pH＜3.0；
（5）濾液未沉淀的離子為Na⁺、Mg²⁺、Al³⁺，Al³⁺和NaOH反應(yīng)：Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，若NaOH過量，NaOH與Al（OH）₃反應(yīng)：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，故答案為：Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
分析：（1）氧化鐵屬于堿性氧化物，與酸反應(yīng)生成鹽和水；
（2）根據(jù)氧化還原反應(yīng)用化合價(jià)升價(jià)法配平方程式，
（3）NaOH與Fe²⁺反應(yīng)生成的氫氧化亞鐵易被氧化；
（4）根據(jù)幾種離子沉淀的pH，應(yīng)選擇使Fe³⁺沉淀完全而其他離子不沉淀；
（3）濾液未沉淀的離子為Na⁺、Mg²⁺、Al³⁺，根據(jù)Al³⁺和過量的NaOH反應(yīng)；
點(diǎn)評(píng)：本題以鐵及其化合物為載體，以流程圖形式考查了氧化還原反應(yīng)知識(shí)、元素化合物的知識(shí)．