Question

16．某地煤矸石經(jīng)預處理后含SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃，一種綜合利用煤矸石制取綠礬（FeSO₄•7H₂O）的工藝流程如下圖所示．

（1）過濾操作需要用到的玻璃儀器除了燒杯、玻璃棒還有漏斗．
（2）寫出所選試劑X、Y的化學式：XNaOH或KOH，YH₂SO₄．
（3）濾液B中含的陰離子有AlO₂^-、Cl^-、OH^-（寫離子符號）．
（4）濾渣SiO₂可制取木材防火劑，該防火劑的化學式為Na₂SiO₃．
（5）由溶液D轉(zhuǎn)化為溶液E的離子方程式為：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺．
（6）根據(jù)圖中數(shù)據(jù)，計算出原40g煤矸石中Fe₂O₃的質(zhì)量分數(shù)為40%．（假設(shè)適量均為恰好反應(yīng)）

Answer 1

分析 SiO₂與鹽酸不反應(yīng)，煤矸石加入鹽酸，濾液A中含有氯化鋁、氯化鐵，在A中加入過量的強堿，如氫氧化鈉溶液，可得到濾液B含有AlO₂^-，濾渣C含有氫氧化鐵，然后加入稀硫酸，得到D為硫酸鐵，加入鐵粉，溶液E為硫酸亞鐵，經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶得到FeSO₄•7H₂O，
（1）過濾操作需要用到的玻璃儀器除了燒杯、玻璃棒、漏斗等儀器；
（2）由以上分析可知X為NaOH或KOH，Y為H₂SO₄；
（3）濾液A中含有氯化鋁、氯化鐵，在A中加入過量的強堿，以此判斷；
（4）該防火劑為Na₂SiO₃；
（5）D為硫酸鐵，加入鐵粉，溶液E為硫酸亞鐵；
（6）流程涉及反應(yīng)為Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，結(jié)合方程式計算．

解答 解：SiO₂與鹽酸不反應(yīng)，煤矸石加入鹽酸，濾液A中含有氯化鋁、氯化鐵，在A中加入過量的強堿，如氫氧化鈉溶液，可得到濾液B含有AlO₂^-，濾渣C含有氫氧化鐵，然后加入稀硫酸，得到D為硫酸鐵，加入鐵粉，溶液E為硫酸亞鐵，經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶得到FeSO₄•7H₂O，
（1）過濾操作需要用到的玻璃儀器除了燒杯、玻璃棒還有漏斗，故答案為：漏斗；
（2）由以上分析可知X為NaOH或KOH，Y為H₂SO₄，故答案為：NaOH或KOH；H₂SO₄；
（3）濾液A中含有氯化鋁、氯化鐵，在A中加入過量的強堿，濾液B中含的陰離子為AlO₂^-、Cl^-、OH^-，故答案為：AlO₂^-、Cl^-、OH^-；
（4）濾渣SiO₂可制取木材防火劑，該防火劑的化學式為Na₂SiO₃，故答案為：Na₂SiO₃；
（5）D為硫酸鐵，加入鐵粉，溶液E為硫酸亞鐵，離子方程式為Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，故答案為：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺；
（6）流程涉及反應(yīng)為Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，n（FeSO₄•7H₂O）=$\frac{83.4g}{278g/mol}$=0.3mol，
則n（Fe³⁺）=0.2mol，F(xiàn)e₂O₃的物質(zhì)的量為0.1mol，
所以原40g煤矸石中Fe₂O₃的質(zhì)量分數(shù)為$\frac{0.1mol×160g/mol}{40g}×100%$=40%．
故答案為：40%．

點評 本題以工藝流程為載體考查了溶解平衡原理、物質(zhì)間的反應(yīng)、除雜等知識點，這種題型是高考常考題型，綜合性較強，涉及知識面較廣，用教材基礎(chǔ)知識采用知識遷移的方法分析解答，難度不大．