Question

（15分）Fe₂O₃俗称氧化铁红，常用作油漆着色剂。工业以煤矸石（主要成分：SiO₂ 49.5%；Fe₂O₃ 20.6%；Al₂O₃18.9%，以及MgO、FeO等其他杂质）制备并研究氧化铁红的应用。

（一）制备氧化铁红

1．预处理：将煤矸石粉碎，在350℃下焙烧2小时。

2．加酸溶【解析】
将预处理后的煤矸石溶于质量分数为15%过量的硫酸溶液中，过滤。在滤液中加入的H₂O₂。

3．调节pH：在上述滤液中加1mol/LNaOH溶液调节溶液的pH，再过滤，得到滤渣。

4．产品处理：将滤渣进行水洗、烘干、煅烧、研磨、过筛得产品。

已知部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表

沉淀物	Fe(OH)3	Al(OH)3	Fe(OH)2	Mg(OH)2
开始沉淀	1.3	3.3	7.5	10.3
完全沉淀	2.8	5.2	9.7	12.2

请回答下列问题：

（1）预处理时，将煤矸石焙烧2小时的目的是                       。

（2）酸浸操作中，过量H₂SO₄的作用是                           。

在实验室中进行该操作时，用到玻璃仪器有       、      。

（3）用NaOH溶液调节pH的最佳范围是       。若从第二次过滤的滤液中获取较纯净的硫酸镁晶体，应补充的操作是                           、洗涤后，干燥即得。

（4）产品处理时，对滤渣水洗的操作是                         。

（二）分析与讨论：

（5）产品处理时，煅烧温度对产品的纯度有很大影响。已知温度对产物纯度的影响如图1所示，则煅烧时温度最好控制在      ℃。

（6）吸油量是反映氧化铁红表面性质的重要指标。吸油量大，说明氧化铁红表面积较大，则用在油漆中会造成油漆假稠，影响质量。不同浓度的两种碱溶液对产物吸油量影响如图2所示，则上述生产中在调节溶液pH时，选用NaOH溶液而不选用氨水的原因是                        。

Answer

（1）将煤矸石中的矿物转化为氧化物，便于酸浸 （2分）

（2）提高浸取率，抑制Fe3+等水解 （2分）

烧杯、玻璃棒 （各1分）

（3）2.8≤pH＜3.3；（2分） 继续加碱调pH至12.2，将沉淀分离并洗净后，溶于足量稀硫酸，再蒸发（浓缩）、冷却（结晶）、过滤 （2分）

（4）加水恰好浸没滤渣，待滤尽后重复2～3次 （2分）

（5）800 （1分）

（6）用NaOH溶液，获得的氧化铁表面积小，吸油量低（2分）

【解析】

试题分析：（1）将煤矸石焙烧2小时，反应充分，可将煤矸石中的矿物转化为氧化物，便于酸浸。

（2）酸浸后生成Fe2(SO4)3，所以过量H2SO4可以提高浸取率，抑制Fe3+等水解。

（3）根据表中数据，Fe3+完全沉淀时的pH为2.8，而Al3+开始沉淀时的pH为3.3，要使Fe3+完全转化为沉淀而不含杂质，调节pH的最佳范围是2.8≤pH＜3.3；继续加碱调pH至12.2，Mg2+完全转化为Mg(OH)2沉淀，将沉淀分离并洗净后，溶于足量稀硫酸，再蒸发（浓缩）、冷却（结晶）、过滤，可获取较纯净的硫酸镁晶体。

（4）滤渣水洗的操作是：加水恰好浸没滤渣，待滤尽后重复2～3次。

（5）根据图1曲线，800℃时产品的纯度达到较大值，再升温，纯度升高不大，所以煅烧时温度最好控制在800℃

（6）根据图2两条曲线可知：用NaOH溶液，获得的氧化铁表面积小，吸油量低。

考点：本题考查物质的制备、基本操作、图像的分析。