Question

6．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)程如圖所示：

（1）酸溶過(guò)程中為提高鐵的浸出率，可采取的措施有適當(dāng)提高反應(yīng)溫度（增加浸出時(shí)間；增大硫酸的濃度；研磨硫酸渣，增大固體表面積）（要求寫出一條）．“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-．
（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↓．

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

（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（幾種離子沉淀的pH見表）；濾液B可以回收的物質(zhì)有（寫化學(xué)式）Na₂SO₄、Al₂（SO₄）₃、MgSO₄，．

Answer 1

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(yīng)的SiO₂，再加氫氧化鈉調(diào)節(jié)PH值3.2～3.8主要是使三價(jià)鐵沉淀，而二價(jià)鎂，三價(jià)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(shí)驗(yàn)?zāi)康模?br />（1）根據(jù)影響反應(yīng)速率的因素來(lái)判斷；
（2）根據(jù)氧化還原反應(yīng)中的反應(yīng)物和生成物結(jié)合電子守恒來(lái)配平來(lái)書寫化學(xué)方程式；
（3）在堿性環(huán)境下，亞鐵離子可以被氧氣氧化為正三價(jià)離子，據(jù)氧化還原反應(yīng)中的反應(yīng)物和生成物結(jié)合電子守恒來(lái)配平來(lái)書寫離子方程式；
（4）根據(jù)表中離子沉淀所需的pH大小結(jié)合流程中濾液B中應(yīng)是未沉淀離子的硫酸鹽和硫酸鈉來(lái)回答．

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(yīng)的SiO₂，再加氫氧化鈉調(diào)節(jié)PH值3.2～3.8主要是使三價(jià)鐵沉淀，而二價(jià)鎂，三價(jià)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(shí)驗(yàn)?zāi)康模?br />（1）根據(jù)影響反應(yīng)速率的因素知道：升高溫度；增加浸出時(shí)間；增大硫酸的濃度；研磨硫酸渣，增大固體表面積均可以提高鐵的浸出率，因二氧化硅不與硫酸反應(yīng)，故“濾渣A”主要成份的化學(xué)式為SiO₂；故答案為：適當(dāng)提高反應(yīng)溫度（增加浸出時(shí)間；增大硫酸的濃度；研磨硫酸渣，增大固體表面積等）；SiO₂；
（2）-2價(jià)的硫離子具有還原性，F(xiàn)eS₂可以將溶液中的Fe³⁺還原為Fe²⁺，而本身被氧化為硫酸根離子，有關(guān)的離子方程式為：FeS₂+14Fe³⁺+8H₂O=15Fe²⁺+2SO₄^2-+16H⁺，故答案為：8；2；16H⁺；
（3）通入空氣、加入NaOH可以將溶液中的鐵元素充分轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀而析出，即4Fe²⁺+O₂+2H₂O+8OH^-=4Fe（OH）₃↓，故答案為：4Fe²⁺+O₂+2H₂O+8OH^-=4Fe（OH）₃↓；
（4）為了確保鐵紅的質(zhì)量，氧化過(guò)程調(diào)節(jié)溶液的pH至3.2-3.8，其目的是使Fe³⁺沉淀完全，而其他金屬陽(yáng)離子不生成沉淀，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；洗滌未沉淀的離子為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：使Fe³⁺沉淀完全，而其他金屬陽(yáng)離子不生成沉淀．
故答案為：3.2-3.8；Na₂SO₄、Al₂（SO₄）₃、MgSO₄．

點(diǎn)評(píng) 本題涉及物質(zhì)的性質(zhì)、離子方程式的書寫以及元素以及化合物的性質(zhì)等方面的知識(shí)，難度大．