Question

以黃鐵礦為原料制硫酸產生的硫酸渣中含Fe₂O₃、SiO₂、Al₂O₃、MgO等。實驗室模擬工業以硫酸渣制備鐵紅(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Fe₂O₃與稀硫酸反應的離子反應方程式：                                                        ；
（2）生產過程中，為了確保鐵紅的純度，氧化過程需要調節溶液的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可以回收的物質有______________________；
（4）簡述洗滌過程的實驗操作                                                                ；
（5）已知硫酸渣質量為w kg，假設鐵紅制備過程中，鐵元素損耗25%，最終得到鐵紅的質量為m kg，則原來硫酸渣中鐵元素質量分數為         （用最簡分數表達式表示）。
（已知相對原子質量：O 16  S 32  Fe 56 ）

Answer 1

（16分）（1） Al₂O₃  2分  Fe₂O₃ + 6H⁺ ==2Fe³⁺ + 3H₂O 2分 
（2）3.2—3.8 2分  （3） SiO₂  2分  Na₂SO₄  Al₂(SO₄)₃  MgSO₄ 3分，每個1分
（4） 沿玻璃棒向漏斗（過濾器）的沉淀加蒸餾水至淹沒沉淀，靜置使液體自然流出，重復操作數次（3次）至沉淀洗滌干凈。  2分
（5）14m/15w 2分

解析試題分析：（1）Al₂O₃為兩性氧化物，硫酸渣的成分中屬于兩性氧化物的是Al₂O₃；Fe₂O₃與稀硫酸反應生成Fe₂(SO₄)₃和H₂O，離子方程式為：Fe₂O₃ + 6H⁺ ==2Fe³⁺ + 3H₂O。
（2）根據題目所給表中數據可以看出，Fe³⁺完全沉淀而其它離子還未沉淀的pH范圍是：3.2—3.8。
（3）硫酸渣中SiO₂不與H₂SO₄反應，所以濾渣A的主要成分為SiO₂；加入NaOH調節pH后，Fe³⁺轉化為Fe(OH)₃沉淀，其它離子仍為硫酸鹽，所以濾液B可以回收的物質有： Na₂SO₄  Al₂(SO₄)₃  MgSO₄
（4）用蒸餾水洗滌沉淀的方法為：沿玻璃棒向漏斗（過濾器）的沉淀加蒸餾水至淹沒沉淀，靜置使液體自然流出，重復操作數次（3次）至沉淀洗滌干凈。
（5）m kg鐵紅含鐵元素：m×112/160, 原來硫酸渣中鐵元素質量分數為: m×112/160÷(1-25%)÷w=14m/15w。
考點：本題考查化學工藝流程的分析、離子方程式的書寫、沉淀的洗滌、質量分數的計算。