Question

硫酸渣是用黃鐵礦制造硫酸過程中排出的廢渣，主要化學成分為SiO₂（約45%）、Fe₂O₃（約40%）、Al₂O₃（約10%）和MgO（約5%）．某同學設計了如下方案，分離樣品中各種金屬元素．請回答下列問題．
（1）寫出溶液B的溶質是

 

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（2）參照以下框圖形式進一步完成“溶液C”到“Al₂O₃”的流程（注明試劑、條件和操作）．

（3）為了分析某硫酸渣中鐵元素的含量，先將硫酸渣預處理，把鐵元素還原成Fe²⁺，再用KMnO₄標準溶液在酸性條件下進行氧化還原滴定．
①判斷到達滴定終點的現象是

 

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②某同學稱取 2.000g硫酸渣，預處理后在容量瓶中配制成100mL溶液，移取25.00mL試樣溶液，用0.0050mol?L^-1KMnO₄標準溶液滴定，達到滴定終點時，消耗標準溶液20.00mL，則殘留物中鐵元素的質量分數是

 

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Answer 1

分析：（1）溶液B是廢渣主要化學成分為SiO₂（約45%）、Fe₂O₃（約40%）、Al₂O₃（約10%）和MgO（約5%），溶于過量鹽酸反應后過濾得到的溶液中溶質；
（2）依據廢渣溶于過量鹽酸得到溶液B中含有溶質為：MgCl₂、AlCl₃、FeCl₃和過量HCl；B溶液中加入氫氧化鈉溶液，調節溶液PH=3.7后，生成氫氧化鐵沉淀；和濾液MgCl₂、AlCl₃和過量HCl；在加入過量氫氧化鈉溶液，過濾得到濾液中為NaCl，NaAlO₂；通入二氧化碳氣體生成氫氧化鋁沉淀，過濾得到氫氧化鋁沉淀，灼燒得到Al₂O₃；依據流程圖畫出；
（3）①根據KMnO₄標準溶液本身就是一種指示劑；
②利用關系式法計算和質量百分數的概念來分析．

解答：解：（1）廢渣主要化學成分為SiO₂（約45%）、Fe₂O₃（約40%）、Al₂O₃（約10%）和MgO（約5%）；加入過量鹽酸，Fe₂O₃堿性氧化物，Al₂O₃兩性氧化物、MgO堿性氧化物都和過量的鹽酸反應生成的溶液中含有溶質為：MgCl₂、AlCl₃、FeCl₃和過量HCl；故答案為：MgCl₂、AlCl₃、FeCl₃、HCl；
（2）依據廢渣溶于過量鹽酸得到溶液B中含有溶質為：MgCl₂、AlCl₃、FeCl₃和過量HCl；B溶液中加入氫氧化鈉溶液，調節溶液PH=3.7后，生成氫氧化鐵沉淀；和濾液MgCl₂、AlCl₃和過量HCl；在加入過量氫氧化鈉溶液，過濾得到濾液中為NaCl，NaAlO₂；通入二氧化碳氣體生成氫氧化鋁沉淀，過濾得到氫氧化鋁沉淀，灼燒得到Al₂O₃；依據流程圖畫出；，
故答案為：；
（3）①因KMnO₄標準溶液本身就是一種指示劑，滴入最后一滴溶液變為紫色；
故答案為：與滴下最后一滴KMnO₄標準溶液時，溶液顏色變為紫紅色，且在半分鐘內不褪色；
②利用關系式法計算：
5Fe^{2+_～～～～}MnO₄^-
2×10^-5mol  1.000×10^-2mol?L^-1×0.01L×4
鐵元素的質量為：2×10^-3mol×56g/mol=1.12×10^-1g；
鐵元素的質量分數為

1.12×10-1g

2.000g

×100%=5.6%，
故答案為：5.6%；

點評：本題考查了設計流程分離物質，試劑選擇和反應現象，反應特征的應用，滴定實驗的終點判斷，滴定過程的計算應用，題目難度中等．