Question

查閱資料：CaO、MgO在高溫下與C難反應(yīng)，但能與SiO₂反應(yīng)．硫鐵礦燒渣是一種工業(yè)廢渣（含F(xiàn)e₂O₃及少量SiO₂、Al₂O₃、CaO、MgO等雜質(zhì)），該燒渣可用于制取氧化鐵，具體化工生產(chǎn)工藝流程如下：

（1）焙燒時(shí)產(chǎn)生的主要有害氣體是

 

．
（2）若在空氣中“酸浸”時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，溶液中Fe²⁺含量將下降，其原因是：

 

（用離子方程式表示）．
（3）根據(jù)下表數(shù)據(jù)：

氫氧化物	Al（OH）3	Fe（OH）3	Fe（OH）2
開(kāi)始沉淀的pH	3.10	2.01	7.11
完全沉淀的pH	4.77	3.68	9.61

在“除雜”步驟中，為除去Fe³⁺和Al³⁺，溶液的pH最大值應(yīng)小于

 

，檢驗(yàn)Fe³⁺已經(jīng)除盡的試劑是

 

（除KSCN外）．
（4）“中和合成”的目的是將溶液中Fe²⁺轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓醽嗚F沉淀，則A的操作是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專(zhuān)題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：工業(yè)廢渣主要含F(xiàn)e₂O₃及少量SiO₂、A1₂O₃、CaO、MgO等雜質(zhì)，加煤燃燒可生成CO、SO₂等有毒氣體，加硫酸后只有二氧化硅不反應(yīng)，酸浸時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，溶液中Fe²⁺含量將下降，被氧化生成Fe³⁺，過(guò)濾除去二氧化硅，然后除雜時(shí)結(jié)合生成沉淀的pH可知，pH大于4.77，小于7.11時(shí)Fe³⁺和Al³⁺完全轉(zhuǎn)化為沉淀，而亞鐵離子沒(méi)有轉(zhuǎn)化為沉淀，“中和合成”的目的是將溶液中Fe²⁺轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓醽嗚F沉淀，過(guò)濾得到A為碳酸亞鐵，需要洗滌、干燥，然后加熱得到氧化鐵，以此來(lái)解答．
（1）硫鐵礦燒渣是一種工業(yè)廢渣（含F(xiàn)e₂O₃及少量SiO₂、Al₂O₃、CaO、MgO等雜質(zhì)），依據(jù)流程分析，加入碳還原會(huì)和二氧化硅反應(yīng)生成硅和一氧化碳，硫鐵礦燃燒會(huì)生成二氧化硫；
（2）在空氣中“酸浸”時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，溶液中Fe²⁺含量將下降的原因是亞鐵離子在酸性溶液中被氧氣氧化為鐵離子；
（3）除去Fe³⁺和Al³⁺，依據(jù)圖表中沉淀所需PH分析判斷，檢驗(yàn)鐵離子除KSCN外，可以加入苯酚出現(xiàn)紫色證明鐵離子的存在；
（4）將溶液中Fe²⁺轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓醽嗚F沉淀，防止混入雜質(zhì)，需要對(duì)沉淀繼續(xù)洗滌干燥．

解答： 解：工業(yè)廢渣主要含F(xiàn)e₂O₃及少量SiO₂、A1₂O₃、CaO、MgO等雜質(zhì)，加煤燃燒可生成CO、SO₂等有毒氣體，加硫酸后只有二氧化硅不反應(yīng)，酸浸時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，溶液中Fe²⁺含量將下降，被氧化生成Fe³⁺，過(guò)濾除去二氧化硅，然后除雜時(shí)結(jié)合生成沉淀的pH可知，pH大于4.77，小于7.11時(shí)Fe³⁺和Al³⁺完全轉(zhuǎn)化為沉淀，而亞鐵離子沒(méi)有轉(zhuǎn)化為沉淀，“中和合成”的目的是將溶液中Fe²⁺轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓醽嗚F沉淀，過(guò)濾得到A為碳酸亞鐵，需要洗滌、干燥，然后加熱得到氧化鐵，
（1）由上述分析可知，“還原焙燒”中產(chǎn)生的有毒氣體可能有CO、SO₂等，故答案為：CO、SO₂；
（2）在空氣中酸浸時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，溶液中Fe²⁺含量將下降，其原因是4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O，故答案為：4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O；
（3）除去Fe³⁺和Al³⁺，依據(jù)圖表中沉淀所需PH分析，溶液PH小于7.11時(shí)，亞鐵離子不沉淀，鐵離子和鋁離子完全沉淀，檢驗(yàn)鐵離子除KSCN外，可以加入苯酚出現(xiàn)紫色證明鐵離子的存在，故答案為：7.11；苯酚；
（4）將溶液中Fe²⁺轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓醽嗚F沉淀，防止混入雜質(zhì)，需要對(duì)沉淀繼續(xù)洗滌干燥，故答案為：洗滌或洗滌、干燥．

點(diǎn)評(píng)：本題考查制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，為高頻考點(diǎn)，把握制備原理及實(shí)驗(yàn)流程中的反應(yīng)、物質(zhì)的性質(zhì)等為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與實(shí)驗(yàn)，題目難度不大．