Question

7．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）的過程如下：

（1）酸溶過程中Fe₂O₃與稀硫酸反應的化學方程式為Fe₂O₃+3H₂SO₄═Fe₂（SO₄）₃+3H₂O；
“濾渣A”主要成份的化學式為SiO₂．
（2）還原過程中加入FeS₂的目的是將溶液中的Fe³⁺還原為Fe²⁺，而本身被氧化為H₂SO₄，請完成該反應的離子方程式：FeS₂+14Fe³⁺+8H₂O═15Fe²⁺+2SO₄^2-+16H⁺．
（3）氧化過程中，O₂、NaOH與Fe²⁺反應的離子方程式為4Fe²⁺+O₂+2H₂O+8OH^-=4Fe（OH）₃↓（或Fe²⁺+2OH^-=Fe（OH）₂↓，4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃）．
（4）為了確保鐵紅的質量，氧化過程需要調節(jié)溶液的pH的范圍是3.2～3.8（或之間的數(shù)據(jù)值）（幾種離子沉淀的pH見下表）；濾液B可以回收的物質有（寫化學式）Na₂SO₄、Al₂（SO₄）₃、MgSO₄．

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

Answer 1

分析 （1）氧化鐵屬于堿性氧化物，與酸反應生成鹽和水；Fe₂O₃、Al₂O₃、MgO都和硫酸反應，二氧化硅不和酸反應；
（2）根據(jù)原子守恒來配平；
（3）NaOH與Fe²⁺反應生成的氫氧化亞鐵易被氧化；
（4）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；因加入的是氫氧化鈉來調節(jié)PH，所以濾液B中應是未沉淀離子的硫酸鹽和硫酸鈉．

解答 解：（1）氧化鐵與硫酸反應生成硫酸鐵和水，反應的化學方程式為：Fe₂O₃+3H₂SO₄═Fe₂（SO₄） ₃+3H₂O；
硫酸渣中只有二氧化硅不與稀硫酸反應，所以“濾渣A”主要成份的化學式為SiO₂，
故答案為：Fe₂O₃+3H₂SO₄═Fe₂（SO₄） ₃+3H₂O；SiO₂；   
（2）FeS₂ 中的S元素的化合價是-1價，生成物中Fe的化合價是+2價，S的化合價是+6價，整體升高14價，而Fe³⁺的化合價降低1價，根據(jù)升降化合價總數(shù)相等，所以Fe³⁺的系數(shù)是14，則SO₄^2-的系數(shù)是2，再根據(jù)元素守恒和電荷守恒判斷生成物中還有氫離子，其系數(shù)為16，則水的系數(shù)是8，配平后的反應為：FeS₂+14Fe³⁺+8H₂O═15Fe²⁺+2SO₄^2-+16H⁺，
故答案為：8；2；16H⁺；
（3）Fe²⁺與OH^-反應生成4Fe（OH）₂，F(xiàn)e（OH）₂不穩(wěn)定易被氧氣氧化為Fe（OH）₃，用化合價升價法配平方程式為：4Fe²⁺+O₂+2H₂O+8OH^-=4Fe（OH）₃↓；（或Fe²⁺+2OH^-=Fe（OH）₂↓，4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃），
故答案為：4Fe²⁺+O₂+2H₂O+8OH^-=4Fe（OH）₃↓（或Fe²⁺+2OH^-=Fe（OH）₂↓，4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃）；
（4）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；
未沉淀的離子為：Na⁺、Mg²⁺、Al³⁺，故濾液B可以回收的物質有：Na₂SO₄、Al₂（SO₄）₃、MgSO₄，
故答案為：3.2～3.8（或之間的數(shù)據(jù)值）；Na₂SO₄、Al₂（SO₄）₃、MgSO₄．

點評 本題通過制備鐵紅考查了物質制備方案的設計及化學實驗基本操作方法的綜合應用，題目難度中等，明確制備流程及化學實驗基本操作方法為解答關鍵，試題充分考查了學生的分析、理解能力及化學實驗能力．