Question

8．工業(yè)上利用硫酸渣（含F(xiàn)e²⁺、Fe³⁺的硫酸鹽及少量CaO和MgO）制備高檔顏料鐵紅（Fe₂O₃）和回收（NH₄）₂SO₄，具體生產流程如下：

（注：銨黃鐵礬化學式為（NH₄）₂Fe₆（SO₄）₄（OH）₁₂）
（1）在廢渣溶解操作時，應選用D溶解（填字母）．
A、氨水       B、氫氧化鈉       C、鹽酸        D、硫酸
（2）物質A是一種氧化劑，工業(yè)上最好選用空氣（供選擇使用的有：空氣、Cl₂、MnO₂），其理由是原料來源容易，成本低，不產生污染，不引入雜質．
（3）根據(jù)圖有關數(shù)據(jù)，你認為工業(yè)上氧化操作時應控制的條件是：溶液溫度控制在80℃，pH控制在1.5．

（4）“結晶”反應的化學方程式為3Fe₂（SO₄）₃+2NH₃．H₂O+10H₂O=（NH₄）₂Fe₆（SO₄）₄（OH）₁₂↓+5H₂SO₄．
（5）簡述檢驗“濾液”中含有NH₄⁺的實驗方法：取少量濾液于試管中，向試管中加入足量的濃氫氧化鈉溶液，加熱．用濕潤的紅色石蕊試紙放在試管口處，紅色石蕊試紙變藍色，說明濾液中含有NH₄⁺．

Answer 1

分析 將廢渣溶解，溶解時加入的物質能溶解廢渣但不能引進雜質；然后向溶液中加入A，A具有氧化性，能氧化亞鐵離子但不能引進新的雜質且原料易得、成本低；然后向溶液中加入氨水，溶液中硫酸鐵和氨水反應生成銨黃鐵礬，采用過濾方法分離得到銨黃鐵礬和濾液；將濾液蒸發(fā)濃縮回收硫酸銨；
將銨黃鐵礬溶于水得到溶液，然后向溶液中加入氨水，得到氫氧化亞鐵沉淀，然后過濾得到濾渣，將濾渣加熱得到鐵紅，
（1）溶解廢渣的溶劑能溶解廢渣且不能引進新的雜質；
（2）A是氧化劑，具有氧化性，能氧化亞鐵離子，但不能引進新的雜質且原料易得、成本低；
（3）相同pH時，溫度越高，亞鐵離子的氧化率越大；相同溫度時，pH越小，亞鐵離子的氧化率越大；
（4）硫酸鐵和一水合氨反應生成銨黃鐵礬和硫酸；
（5）銨根離子和氫氧根離子生成一水合氨，加熱生成氨氣，氨氣能夠使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍．

解答 解：將廢渣溶解，溶解時加入的物質能溶解廢渣但不能引進雜質；然后向溶液中加入A，A具有氧化性，能氧化亞鐵離子但不能引進新的雜質且原料易得、成本低；然后向溶液中加入氨水，溶液中硫酸鐵和氨水反應生成銨黃鐵礬，采用過濾方法分離得到銨黃鐵礬和濾液；將濾液蒸發(fā)濃縮回收硫酸銨；
將銨黃鐵礬溶于水得到溶液，然后向溶液中加入氨水，得到氫氧化亞鐵沉淀，然后過濾得到濾渣，將濾渣加熱得到鐵紅，
（1）溶解廢渣的溶劑能溶解廢渣且不能引進新的雜質，氨水和NaOH不溶解CaO和MgO，稀鹽酸能溶解廢渣但引進雜質，稀硫酸能溶解廢渣且不引進新的雜質，故選D；
（2）A是氧化劑，具有氧化性，能氧化亞鐵離子，但不能引進新的雜質且原料易得、成本低，氯氣和二氧化錳都具有氧化性，但引進新的雜質且成本高，所以選取空氣，
故答案為：空氣；原料來源容易，成本低，不產生污染，不引入雜質；
（3）相同pH時，溫度越高，亞鐵離子的氧化率越大；相同溫度時，pH越小，亞鐵離子的氧化率越大，根據(jù)圖知，溶液溫度控制在80℃，pH控制在1.5，氧化時間為4小時左右，所以控制的條件是：溶液溫度控制在80℃，pH控制在1.5，故答案為：溶液溫度控制在80℃，pH控制在1.5；
（4）硫酸鐵和一水合氨反應生成銨黃鐵礬和硫酸，反應方程式為3Fe₂（SO₄）₃+2NH₃．H₂O+10H₂O=（NH₄）₂Fe₆（SO₄）₄（OH）₁₂↓+5H₂SO₄，
故答案為：3Fe₂（SO₄）₃+2NH₃．H₂O+10H₂O=（NH₄）₂Fe₆（SO₄）₄（OH）₁₂↓+5H₂SO₄；
（5）銨根離子和氫氧根離子生成一水合氨，加熱生成氨氣，氨氣能夠使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍，銨根離子的檢驗方法是：取少量濾液于試管中，向試管中加入足量的濃氫氧化鈉溶液，加熱．用濕潤的紅色石蕊試紙放在試管口處，紅色石蕊試紙變藍色，說明濾液中含有NH₄⁺，
故答案為：取少量濾液于試管中，向試管中加入足量的濃氫氧化鈉溶液，加熱．用濕潤的紅色石蕊試紙放在試管口處，紅色石蕊試紙變藍色，說明濾液中含有NH₄⁺．

點評 本題考查物質分離和提純，為高頻考點，涉及離子檢驗、除雜、條件控制、氧化還原反應等知識點，綜合性較強，明確流程圖中發(fā)生的反應及基本操作方法是解本題關鍵，注意選取試劑時不能引進新的雜質．