Question

7．以黃鐵礦為原料制硫酸產(chǎn)生的硫酸渣中含F(xiàn)e₂O₃、SiO₂、Al₂O₃、MgO等，用硫酸渣制備鐵紅（Fe₂O₃）的過(guò)程如下：

（1）酸溶過(guò)程中Fe₂O₃與稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe₂O₃+3H₂SO₄═Fe₂（SO₄）₃+3H₂O；
“濾渣A”主要成份的化學(xué)式為SiO₂．
（2）還原過(guò)程中加入FeS₂的目的是將溶液中的Fe³⁺還原為Fe²⁺，而本身被氧化為H₂SO₄，請(qǐng)完成該反應(yīng)的離子方程式：FeS₂+14Fe³⁺+8H₂O═15Fe²⁺+2SO₄^2-+16H⁺．
（3）氧化過(guò)程中，O₂、NaOH與Fe²⁺反應(yīng)的離子方程式為4Fe²⁺+O₂+2H₂O+8OH^-=4Fe（OH）₃↓（或Fe²⁺+2OH^-=Fe（OH）₂↓，4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃）．
（4）為了確保鐵紅的質(zhì)量，氧化過(guò)程需要調(diào)節(jié)溶液的pH的范圍是3.2～3.8（或之間的數(shù)據(jù)值）（幾種離子沉淀的pH見下表）；濾液B可以回收的物質(zhì)有（寫化學(xué)式）Na₂SO₄、Al₂（SO₄）₃、MgSO₄．

沉淀物	Fe（OH）3	Al（OH）3	Fe（OH）2	Mg（OH）2
開始沉淀pH	2.7	3.8	7.6	9.4
完全沉淀pH	3.2	5.2	9.7	12.4

Answer 1

分析 （1）氧化鐵屬于堿性氧化物，與酸反應(yīng)生成鹽和水；Fe₂O₃、Al₂O₃、MgO都和硫酸反應(yīng)，二氧化硅不和酸反應(yīng)；
（2）根據(jù)原子守恒來(lái)配平；
（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；因加入的是氫氧化鈉來(lái)調(diào)節(jié)PH，所以濾液B中應(yīng)是未沉淀離子的硫酸鹽和硫酸鈉．

解答 解：（1）氧化鐵與硫酸反應(yīng)生成硫酸鐵和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Fe₂O₃+3H₂SO₄═Fe₂（SO₄） ₃+3H₂O；
硫酸渣中只有二氧化硅不與稀硫酸反應(yīng)，所以“濾渣A”主要成份的化學(xué)式為SiO₂，
故答案為：Fe₂O₃+3H₂SO₄═Fe₂（SO₄） ₃+3H₂O；SiO₂；   
（2）FeS₂ 中的S元素的化合價(jià)是-1價(jià)，生成物中Fe的化合價(jià)是+2價(jià)，S的化合價(jià)是+6價(jià)，整體升高14價(jià)，而Fe³⁺的化合價(jià)降低1價(jià)，根據(jù)升降化合價(jià)總數(shù)相等，所以Fe³⁺的系數(shù)是14，則SO₄^2-的系數(shù)是2，再根據(jù)元素守恒和電荷守恒判斷生成物中還有氫離子，其系數(shù)為16，則水的系數(shù)是8，配平后的反應(yīng)為：FeS₂+14Fe³⁺+8H₂O═15Fe²⁺+2SO₄^2-+16H⁺，
故答案為：8；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；
未沉淀的離子為：Na⁺、Mg²⁺、Al³⁺，故濾液B可以回收的物質(zhì)有：Na₂SO₄、Al₂（SO₄）₃、MgSO₄，
故答案為：3.2～3.8（或之間的數(shù)據(jù)值）；Na₂SO₄、Al₂（SO₄）₃、MgSO₄．

點(diǎn)評(píng) 本題通過(guò)制備鐵紅考查了物質(zhì)制備方案的設(shè)計(jì)及化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作方法的綜合應(yīng)用，題目難度中等，明確制備流程及化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作方法為解答關(guān)鍵，試題充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?/p>