Question

【題目】綠礬(FeSO47H2O)可用做凈水劑、除草劑等。某研究小組測定了硫酸礦焙燒后的燒渣中主要成分(Fe2O3、Al2O3和SiO2，不考慮其它雜質)的含量并制備了綠礬，流程如下：

請回答下列問題：

(1)溶液A中含有的陰離子主要有AlO2-、SiO32-和______。

(2)試劑C是______。

(3)③中反應的離子方程式是_______、_______。

(4)燒渣中Fe2O3、Al2O3和SiO2的物質的量之比是______。

Answer 1

【答案】OH- 稀硫酸 Fe+2Fe3+=3Fe2+ Fe+2H+=Fe2++H2↑ 5：5：1

【解析】

燒渣主要成分為Fe2O3、Al2O3和SiO2，與過量NaOH溶液混合，Al2O3和SiO2反應產生NaAlO2、Na2SiO3進入溶液A中，Fe2O3不能反應進入濾渣，然后過濾得到的固體B為Fe2O3為8.0g，溶液A中含有Na+、AlO2-、SiO32-和OH-，加入過量鹽酸，AlO2-轉化為Al3+，SiO32-反應形成H2SiO3沉淀，發生反應的離子反應方程式為OH-+H+=H2O、AlO2-+4H+=Al3++2H2O、SiO32-+2H+=H2SiO3↓，然后過濾得到的固體F為H2SiO3沉淀，灼燒H2SiO3脫水分解得SiO2為0.6g；固體B為Fe2O3，向其中加過量試劑C溶解，因為要制備FeSO47H2O，所以試劑C為稀硫酸，發生反應Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O，所得溶液D為硫酸鐵和過量稀硫酸的混合溶液，再加試劑E將三價鐵還原成二價鐵，則試劑E為Fe單質，最后將硫酸亞鐵溶液進行蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾得到綠礬，據此分析。

(1)通過以上分析知，溶液A中含有的陰離子主要有AlO2-、SiO32-和OH-；

(2)固體B為Fe2O3，向其中加入H2SO4反應產生Fe2(SO4)3，再向該溶液中加入Fe粉，還原得到FeSO4溶液，因此試劑C是稀硫酸；

(3)③是Fe單質與Fe2(SO4)3反應產生FeSO4溶液，及與過量的H2SO4反應產生FeSO4和H2，其中反應的離子方程式是Fe+2Fe3+=3Fe2+、Fe+2H+=Fe2++H2↑；

(4)通過以上分析知Fe2O3為8.0g，，固體G是SiO2，由于在反應過程中Si元素沒有損失，所以根據Si元素守恒，可知原混合物中含有SiO2為0.6g，則原混合物中Al2O3質量為m(Al2O3)=13.7g-8.0g-0.6g=5.1g，則燒渣中Fe2O3、Al2O3和SiO2的物質的量之比n(Fe2O3)：n(Al2O3)：n(SiO2)=：：=0.05：0.05：0.01=5：5：1。