Question

【題目】某同學(xué)采用硫鐵礦焙燒取硫后的燒渣(主要成分為Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考慮其他雜質(zhì))制取七水合硫酸亞鐵(FeSO4·7H2O)晶體，設(shè)計(jì)了如下流程：

已知:(1)常溫下，金屬離子開始沉淀和沉淀完全時(shí)的pH 見下表。

	開始形成氫氧化物沉淀的pH	完全形成氫氧化物沉淀的pH
Fe2+	7.0	9.0
Fe3+	1.9	3.2
Al3+	3.3	5.0

(2)七水合硫酸亞鐵(FeSO4·7H2O)的溶解度

溫度/℃	10	20	30	40	50
FeSO4·7H2O溶解度(g)	15.5	26.5	32.9	40.2	48.9

(1)溶解燒渣選用足量硫酸，寫出Fe2O3與硫酸反應(yīng)的離子方程式_______________;檢驗(yàn)溶液1中含有Fe3+的實(shí)驗(yàn)方法是___________________;

(2)固體1是制作單晶硅的主要原料,寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式___________________;

(3)試劑X是__________________;固體2是___________________;

(4)加入NaOH溶液控制pH應(yīng)不超過(guò)_________________;

(5)從溶液2中獲得晶體的的方法為______________, _____________過(guò)濾、洗滌、干燥。

Answer 1

【答案】Fe2O3+ 6H+=2Fe3+ +3H2O取原溶液適量于潔凈的小試管中，滴加KSCN溶液，若溶液顯紅色，則原溶液中含有Fe3+SiO2+C Si+COFeAl（OH）37.0高溫溶解冷卻結(jié)晶

【解析】

燒渣的主要成分為Fe2O3、SiO2、Al2O3，燒渣中加入足量酸，其中Fe2O3、Al2O3轉(zhuǎn)化為Fe3+、Al3+進(jìn)入溶液1中，SiO2與酸不反應(yīng)，固體1的成分為SiO2；根據(jù)流程，從溶液2中能獲得FeSO4·7H2O，溶液2中溶質(zhì)含FeSO4，則試劑X具有還原性，能將Fe3+還原為Fe2+，且不引進(jìn)新雜質(zhì)，則試劑X為Fe；根據(jù)各金屬離子開始沉淀和沉淀完全時(shí)的pH，加入NaOH溶液控制pH使Al3+全部轉(zhuǎn)化為Al（OH）3沉淀而除去、Fe2+不形成沉淀，控制的pH范圍在5.0~7.0之間；FeSO4·7H2O受熱易分解，FeSO4·7H2O的溶解度隨著溫度的升高明顯增大，所以從溶液2中獲得FeSO4·7H2O的操作為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，過(guò)濾、洗滌、干燥；據(jù)此作答。

燒渣的主要成分為Fe2O3、SiO2、Al2O3，燒渣中加入足量酸，其中Fe2O3、Al2O3轉(zhuǎn)化為Fe3+、Al3+進(jìn)入溶液1中，SiO2與酸不反應(yīng)，固體1的成分為SiO2；根據(jù)流程，從溶液2中能獲得FeSO4·7H2O，溶液2中溶質(zhì)含FeSO4，則試劑X具有還原性，能將Fe3+還原為Fe2+，且不引進(jìn)新雜質(zhì)，則試劑X為Fe；根據(jù)各金屬離子開始沉淀和沉淀完全時(shí)的pH，加入NaOH溶液控制pH使Al3+全部轉(zhuǎn)化為Al（OH）3沉淀而除去、Fe2+不形成沉淀，控制的pH范圍在5.0~7.0之間。

（1）Fe2O3與硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe2O3+3H2SO4=Fe2（SO4）3+3H2O，離子方程式為Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O。檢驗(yàn)Fe3+用KSCN溶液，檢驗(yàn)溶液1中含Fe3+的實(shí)驗(yàn)方法是：取溶液1適量于潔凈的小試管中，滴加KSCN溶液，若溶液顯紅色，則溶液1中含有Fe3+。

（2）固體1的成分為SiO2，SiO2制作Si的化學(xué)方程式為SiO2+2CSi+2CO↑。

（3）試劑X的作用是將Fe3+還原為Fe2+，且不引進(jìn)新雜質(zhì)，試劑X為Fe，加入Fe發(fā)生的主要反應(yīng)的離子方程式為Fe+2Fe3+=3Fe2+。根據(jù)各金屬離子開始沉淀和沉淀完全時(shí)的pH，加入NaOH溶液控制pH使Al3+全部轉(zhuǎn)化為Al（OH）3沉淀而除去、Fe2+不形成沉淀，固體2是Al（OH）3。

（4）根據(jù)各金屬離子開始沉淀和沉淀完全時(shí)的pH，加入NaOH溶液控制pH使Al3+全部轉(zhuǎn)化為Al（OH）3沉淀而除去、Fe2+不形成沉淀，控制pH應(yīng)不超過(guò)7.0。

（5）由于FeSO4·7H2O受熱易分解，FeSO4·7H2O的溶解度隨著溫度的升高明顯增大，所以從溶液2中獲得FeSO4·7H2O的操作為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，過(guò)濾、洗滌、干燥。