Question

13．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）的過程如圖：

回答下列問題：
（1）酸溶時(shí)，粉碎硫酸渣的目的是增大接觸面積，加快溶解速率．
（2）還原過程中加入FeS₂粉增大溶液中Fe²⁺的含量，同時(shí)有H₂SO₄生成，寫出該反應(yīng)的離子方程式：FeS₂+14 Fe³⁺+8H₂O=15Fe²⁺+2SO₄^2-+16H⁺．
（3）濾渣A的主要成分為SiO₂．
（4）為得到純凈的Fe（OH）₃固體，需要對沉淀進(jìn)行洗滌，判斷沉淀Fe（OH）₃是否洗凈的方法是取少量最后一次洗滌液于潔凈的試管中，滴加少量BaCl₂溶液，若無明顯現(xiàn)象，則沉淀已洗凈．
（5）當(dāng)離子濃度≤1×10^-5mol/L時(shí)可認(rèn)為其沉淀完全．若要使Mg²⁺完全沉淀則要保持c（OH^-）≥7.5×10^-4mol/L．{已知K_sp[Mg（OH）₂]=5.6×10^-12，56${\;}^{\frac{1}{2}}$≈7.5}．

Answer 1

分析 硫酸渣中含F(xiàn)e₂O₃、SiO₂、Al₂O₃、MgO等，硫酸渣中加入稀硫酸，硫酸渣中Fe₂O₃、Al₂O₃、MgO都能溶于稀硫酸生成可溶性的硫酸鹽，SiO₂不和稀硫酸反應(yīng)，加入FeS₂，F(xiàn)e³⁺和FeS₂發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Fe²⁺，然后過濾，濾渣A中主要成分是SiO₂；濾液中含有Fe²⁺、Mg²⁺、Al³⁺，向?yàn)V液中加入NaOH、通入空氣，且控制溶液pH，將Fe²⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀，然后過濾，濾液B中含有Mg²⁺、Al³⁺，濾渣中含有Fe（OH）₃，然后洗滌、烘干，烘干時(shí)Fe（OH）₃分解生成Fe₂O₃，研磨得到Fe₂O₃即鐵紅，
（1）酸溶時(shí)，粉碎硫酸渣能增大反應(yīng)物的接觸面積；
（2）還原過程中加入FeS₂粉增大溶液中Fe²⁺的含量，同時(shí)有H₂SO₄生成，根據(jù)反應(yīng)物和生成物書寫離子方程式；
（3）二氧化硅不易溶于稀硫酸；
（4）氫氧化鐵吸附的陰離子有硫酸根離子，用鹽酸酸化的氯化鋇溶液檢驗(yàn)硫酸根離子；
（5）若要使Mg²⁺完全沉淀則要保持c（OH^-）≥$\sqrt{\frac{{K}_{sp}[Mg（OH）_{2}]}{c（M{g}^{2+}）}}$．

解答 解：硫酸渣中含F(xiàn)e₂O₃、SiO₂、Al₂O₃、MgO等，硫酸渣中加入稀硫酸，硫酸渣中Fe₂O₃、Al₂O₃、MgO都能溶于稀硫酸生成可溶性的硫酸鹽，SiO₂不和稀硫酸反應(yīng)，加入FeS₂，F(xiàn)e³⁺和FeS₂發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Fe²⁺，然后過濾，濾渣A中主要成分是SiO₂；濾液中含有Fe²⁺、Mg²⁺、Al³⁺，向?yàn)V液中加入NaOH、通入空氣，且控制溶液pH，將Fe²⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀，然后過濾，濾液B中含有Mg²⁺、Al³⁺，濾渣中含有Fe（OH）₃，然后洗滌、烘干，烘干時(shí)Fe（OH）₃分解生成Fe₂O₃，研磨得到Fe₂O₃即鐵紅，
（1）酸溶時(shí)，粉碎硫酸渣能增大反應(yīng)物的接觸面積，能加快反應(yīng)速率，故答案為：增大接觸面積，加快溶解速率；
（2）還原過程中加入FeS₂粉增大溶液中Fe²⁺的含量，同時(shí)有H₂SO₄生成，根據(jù)反應(yīng)物和生成物書寫離子方程式為FeS₂+14 Fe³⁺+8H₂O=15Fe²⁺+2SO₄^2-+16H⁺，故答案為：FeS₂+14 Fe³⁺+8H₂O=15Fe²⁺+2SO₄^2-+16H⁺；
（3）二氧化硅不易溶于稀硫酸，濾渣A的主要成分是SiO₂，故答案為：SiO₂；
（4）氫氧化鐵吸附的陰離子有硫酸根離子，用鹽酸酸化的氯化鋇溶液檢驗(yàn)硫酸根離子，其檢驗(yàn)方法為取少量最后一次洗滌液于潔凈的試管中，滴加少量BaCl₂溶液，若無明顯現(xiàn)象，則沉淀已洗凈，
故答案為：取少量最后一次洗滌液于潔凈的試管中，滴加少量BaCl₂溶液，若無明顯現(xiàn)象，則沉淀已洗凈；
（5）若要使Mg²⁺完全沉淀則要保持c（OH^-）≥$\sqrt{\frac{{K}_{sp}[Mg（OH）_{2}]}{c（M{g}^{2+}）}}$=$\sqrt{\frac{5.6×1{0}^{-12}}{1{0}^{-5}}}$mol/L=7.5×10^-4mol/L，
故答案為：7.5×10^-4mol/L．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)分離和提純，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生知識綜合應(yīng)用能力，涉及化學(xué)反應(yīng)速率影響因素、離子方程式的書寫、離子檢驗(yàn)、難溶物的溶解平衡等知識點(diǎn)，明確化學(xué)原理、離子方程式書寫規(guī)則、離子檢驗(yàn)方法是解本題關(guān)鍵，要明確流程圖中各個(gè)步驟可能發(fā)生的反應(yīng)、基本操作方法及所用儀器等，題目難度不大．