Question

12．利用硫酸渣（主要含F(xiàn)e₂O₃、SiO₂、Al₂O₃、MgO等雜質(zhì)）制備氧化鐵的工藝流程如下：

（1）“酸浸”中硫酸要適當(dāng)過量，目的是：①抑制Fe³⁺的水解；②提高鐵的浸出率．
（2）“還原”是將Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe²⁺，同時FeS₂ 被氧化為SO₄^2-該反應(yīng)的離子方程式為：14Fe³⁺+FeS₂+8H₂O=15Fe²⁺+2SO₄^2-+16H⁺．
（3）為測定“酸浸”步驟后溶液中Fe³⁺的量，以控制加入FeS₂ 的量．實驗步驟為：
準(zhǔn)確量取一定體積的酸浸后的溶液于錐形瓶中，加入HCl、稍微過量的SnCl₂ 再加HgCl₂ 除去過量的SnCl₂，以二苯胺磺酸鈉為指示劑，用K₂Cr₂O₇ 標(biāo)準(zhǔn)液滴定，有關(guān)反應(yīng)方程式如下：
2Fe³⁺+Sn²⁺+6Cl^-=2Fe²⁺+SnCl₆^2-
Sn²⁺+4Cl^-+2HgCl₂=SnCl₆^2-+Hg₂Cl₂↓
6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O
①加入稍微過量的SnCl₂的目的是：確保Fe³⁺完全轉(zhuǎn)化為Fe²⁺．
②若不加HgCl₂，則測定的Fe³⁺ 量偏高（填“偏高”、“偏低”、“不變”）．
（4）①濾液中含有少量Fe³⁺，試寫出產(chǎn)生Fe³⁺的離子方程式表示：4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O
②已知部分陽離子一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	Mn（OH）2
開始沉淀	2.7	3.8	7.5	9.4	8.3
完全沉淀	3.2	5.2	9.7	12.4	9.8

實驗可選用的試劑有：稀HNO₃、Ba（NO₃）₂溶液酸性KMnO₄溶液、NaOH溶液，要求制備過程中不產(chǎn)生有毒氣體．請完成由“過濾”后的溶液模擬制備氧化鐵的實驗步驟：
a．向溶液中加入過量的酸性高錳酸鉀溶液，攪拌；
b．滴加NaOH溶液，調(diào)節(jié)溶液為pH為3.2～3.8；
c．分離，洗滌；    d．灼燒，研磨．

Answer 1

分析 （1）酸浸”中硫酸要適當(dāng)過量，抑制Fe³⁺的水解、提高鐵的浸出率；
（2）由信息Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe²⁺，同時FeS₂被氧化為SO₄^2-，在利用氧化還原反應(yīng)配平方程式：
（3）①若SnCl₂不足量，F(xiàn)e³⁺沒有完全還原為Fe²⁺，則測定的Fe³⁺量偏低；
②若不加HgCl₂，溶液中含有Sn²⁺，也可以被酸性高錳酸鉀氧化，消耗的酸性高錳酸鉀氧化偏大，則測定的Fe³⁺量偏高．
（4）①濾液中含有少量Fe³⁺，因為Fe²⁺的氧化反應(yīng)是被氧氣氧化為鐵離子；
②a．向溶液中加入過量的酸性高錳酸鉀溶液，攪拌；b．滴加NaOH溶液，調(diào)節(jié)溶液的pH為3.2_^～3.8，使Fe³⁺完全沉淀．

解答 解：（1）酸浸”中硫酸要適當(dāng)過量，抑制Fe³⁺的水解、提高鐵的浸出率；
故答案為：提高鐵的浸出率；
（2）根據(jù)題給信息，寫出反應(yīng)物和生成物，因為在酸性環(huán)境下反應(yīng)，則介質(zhì)為H₂O和H⁺，根據(jù)電子得失守恒和離子所帶電荷守恒可以寫出離子方程式為：14Fe³⁺+FeS₂+8H₂O=15Fe²⁺+2SO₄^2-+16H⁺；
故答案為：14Fe³⁺+FeS₂+8H₂O=15Fe²⁺+2SO₄^2-+16H⁺；
（3）①SnCl₂不足，F(xiàn)e³⁺沒有完全反應(yīng)，生成的Fe²⁺偏少，所以要加入稍微過量的SnCl₂，確保Fe³⁺完全轉(zhuǎn)化為Fe²⁺；
故答案為：確保Fe³⁺完全轉(zhuǎn)化為Fe²⁺；
②若不加HgCl₂，過量的Sn²⁺也能夠被K₂Cr₂O₇氧化，則消耗的K₂Cr₂O₇標(biāo)準(zhǔn)溶液體積偏高，則測定的Fe³⁺量偏高；
故答案為：偏高；
（4）①濾液中含有少量Fe³⁺，產(chǎn)生Fe³⁺的原因是Fe²⁺被空氣中的氧氣氧化，反應(yīng)的離子方程式為：4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O；
故答案為：4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O；
②“過濾”后的溶液中有Fe²⁺、Al³⁺、Mg²⁺以及少量Fe³⁺，首先向溶液中加入過量的酸性高錳酸鉀溶液，攪拌，將Fe²⁺完全氧化為Fe³⁺，然后控制pH，只使Fe（OH）₃沉淀，從表格數(shù)據(jù)可以分析，控制pH為3.2～3.8，
故答案為：向溶液中加入過量的酸性高錳酸鉀溶液，攪拌；滴加NaOH溶液，調(diào)節(jié)溶液為pH為3.2～3.8．

點評 本題考查了物質(zhì)制備和實驗探究方法，物質(zhì)性質(zhì)和制備原理的理解應(yīng)用，實驗方案設(shè)計，物質(zhì)分離的方法應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．