Question

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．實驗室模擬工業(yè)以硫酸渣制備鐵紅（Fe₂O₃），過程如下：

（1）硫酸渣的成分中屬于兩性氧化物的是

 

，寫出酸溶過程硫酸渣與稀硫酸反應的離子反應方程式（任意兩個）：

 

、

 

（2）生產(chǎn)過程中，為了確保鐵紅的純度，氧化過程需要調(diào)節(jié)溶液的pH的范圍是

 

（部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH見下表）

沉淀物	Fe（OH）3	Al（OH）3	Fe（OH）2	Mg（OH）2
開始沉淀	2.7	3.8	7.5	9.4
完全沉淀	3.2	5.2	9.7	12.4

（3）濾渣A的主要成分為

 

，濾液B可以回收的物質(zhì)有Na₂SO₄、MgSO₄和

 

（4）第二次過濾得到的沉淀加水進行洗滌，如何證明沉淀一定洗滌干凈？請簡單描述一下實驗操作：

 

．

Answer 1

考點：鐵的氧化物和氫氧化物,難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì),鎂、鋁的重要化合物

專題：幾種重要的金屬及其化合物

分析：硫酸渣中含F(xiàn)e₂O₃、SiO₂、Al₂O₃、MgO等，稀硫酸溶解主要除去不與酸反應的SiO₂，再加氫氧化鈉調(diào)節(jié)PH值3.2～3.8主要是使三價鐵沉淀，而二價鎂，三價鋁都不沉淀而被除去，最后洗滌、烘干、研磨使氫氧化鐵分解生成氧化鐵，從而得到實驗目的；
（1）氧化鋁是兩性氧化物，可以和硫酸反應生成硫酸鋁和水；氧化鐵是堿性氧化物，可以和硫酸反應生成硫酸鐵和水；
（2）根據(jù)幾種離子沉淀的pH，應選擇使Fe³⁺沉淀完全而其他離子不沉淀；
（3）二氧化硅不和酸反應；因加入的是氫氧化鈉來調(diào)節(jié)PH，所以濾液B中應是未沉淀離子的硫酸鹽和硫酸鈉；
（4）洗滌干凈的實驗操作為取最后一次洗滌液，加入BaCl₂溶液，不產(chǎn)生白色沉淀，則證明沉淀洗滌干凈．

解答： 解：硫酸渣中含F(xiàn)e₂O₃、SiO₂、Al₂O₃、MgO等，稀硫酸溶解主要除去不與酸反應的SiO₂，再加氫氧化鈉調(diào)節(jié)PH值3.2～3.8主要是使三價鐵沉淀，而二價鎂，三價鋁都不沉淀而被除去，最后洗滌、烘干、研磨使氫氧化鐵分解生成氧化鐵，從而得到實驗目的；
（1）氧化鋁是兩性氧化物，可以和硫酸反應生成硫酸鋁和水，離子方程式為：Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O；
氧化鐵是堿性氧化物，可以和硫酸反應生成硫酸鐵和水，離子方程式為Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O，
故答案為：Al₂O₃；Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O；Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O；
（2）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：3.2～3.8；
（3）因二氧化硅不與硫酸反應，故“濾渣A”主要成份為SiO₂；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：SiO₂；Al₂（SO₄）₃；
（4）洗滌干凈的實驗操作為取最后一次洗滌液，加入BaCl₂溶液，不產(chǎn)生白色沉淀，則證明沉淀洗滌干凈，
故答案為：取最后一次洗滌液，加入BaCl₂溶液，不產(chǎn)生白色沉淀，則證明沉淀洗滌干凈．

點評：本題考查實驗的探究與評價，難度中等．涉及物質(zhì)的性質(zhì)、離子方程式的書寫等方面的知識，側(cè)重學生分析、解決問題能力的培養(yǎng)．