Question

【題目】利用硫酸渣（主要含Fe2O3、SiO2、Al2O3等雜質）制備氧化鐵的工藝流程如下：

下表列出了相關該實驗條件下金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH。

沉淀物	Fe(OH)3	Al(OH)3	Fe(OH)2
開始沉淀	2.7	3.8	7.5
完全沉淀	3.2	5.2	9.7

（1）“酸浸”時硫酸要適當過量，其目的除了提高鐵的浸出率外，還可以_______。“酸浸”步驟后需要測定溶液中Fe3+的含量，其原因是____________。

（2）“還原”是將Fe3+轉化為Fe2+，同時FeS2被氧化為SO42-，該反應的離子方程為________。

（3）濾渣的主要成分是FeS2和_______(填化學式)。

（4）過濾后的濾液中含有Fe3+，產生Fe3+的原因是________(用離子方程式表示）。

（5）請設計用“過濾”后的溶液制備Fe2O3的實驗方案：___________（實驗中必須使用的試劑有：5% 的H2O2溶液，0.5mol/LNaOH溶液）。

Answer 1

【答案】 抑制Fe3+的水解 為了確定加入FeS2的量 14Fe3++FeS2+8H2O=15Fe2++2SO42-+16H+ SiO2 4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O 向溶液中加入過量的5%的H2O2溶液，攪拌使其充分反應，滴加0.5mol/LNaOH溶液，調節溶液pH為3.2～3.8，過濾，洗滌，灼燒（烘干）

【解析】硫酸渣（主要含Fe2O3、SiO2、Al2O3等雜質）中加入稀硫酸酸浸，Fe2O3、Al2O3和稀硫酸反應生成Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3，然后向溶液中加入FeS2，FeS2將Fe3+轉化為Fe2+，同時FeS2被氧化為SO42－，然后過濾得到濾渣，將濾液發生一系列變化得到氧化鐵粉末；則

（1）鐵離子、鋁離子為弱離子，易發生水解反應，且一種物質過量能提高另一種物質的轉化，所以稀硫酸適當過量的原因是提高鐵的浸出率，抑制Fe3+的水解；為了確定加入FeS2的量，“酸浸”步驟后需要測定溶液中Fe3+的含量；（2）由信息Fe3+轉化為Fe2+，同時FeS2被氧化為SO42－，根據電子得失守恒和原子守恒可知配平后的方程式為14Fe3++FeS2+8H2O＝15Fe2++2SO42－+16H+：（3）二氧化硅不參與反應，所以濾渣的主要成分是FeS2和SiO2；

（4）亞鐵離子易被氧化轉化為鐵離子，反應的方程式為4Fe2++O2+4H+＝4Fe3++2H2O；（5）過濾后的溶液中含有亞鐵離子，需要氧化為鐵離子，加入堿液得到氫氧化鐵，為了防止產生氫氧化鋁沉淀，需要控制溶液pH，最后灼燒氫氧化鐵即可得到氧化鐵，即向溶液中加入過量的5%的H2O2溶液，攪拌使其充分反應，滴加0.5mol/LNaOH溶液，調節溶液pH為3.2～3.8，過濾，洗滌，灼燒（烘干）。