Question

【化学─选修2：化学与技术】（15分）硫酸工业的废渣回收再利用的工艺流程如下：

注：硫酸渣（主要含Fe₂O₃、SiO₂、Al₂O₃、MgO等杂质）

（1）“酸浸”中硫酸要适当过量，目的是：①提高铁的浸出率，②             。

（2）“还原”是将Fe^3＋转化为Fe^2＋，同时FeS₂被氧化为SO₄^2－，该反应的离子方程式为              。

（3）为测定“酸浸”步骤后溶液中Fe^3＋的量以控制加入FeS₂的量。实验步骤为：

准确量取一定体积的酸浸后的溶液于锥形瓶中，加入HCl、稍过量SnCl₂，再加HgCl₂除去过量的SnCl₂，以二苯胺磺酸钠为指示剂，用K₂Cr₂O₇标准溶液滴定，有关反应方程式如下：

2Fe^3＋＋Sn^2＋＋6Cl^－＝2Fe^2＋＋SnCl₆^2－，

Sn^2＋＋4Cl^－＋2HgCl₂＝SnCl₆^2－＋Hg₂Cl₂↓，

6Fe^2＋＋Cr₂O₇^2－＋14H^＋＝6Fe^3＋＋2Cr^3＋＋7H₂O。

①若SnCl₂不足量，则测定的Fe^3＋量            （填“偏高”、“偏低”、“不变”，下同）。

②若不加HgCl₂，则测定的Fe^3＋量                。

（4）①可选用              （填试剂）检验滤液中含有Fe³⁺。“酸浸”后Fe²⁺可被空气中O₂氧化（用离子反应方程式表示）                                 。

②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	Mn(OH)2
开始沉淀	2.7	3.8	7.5	9.4	8.3
完全沉淀	3.2	5.2	9.7	12.4	9.8

实验可选用的试剂有：稀HNO₃、Ba(NO₃)₂溶液、酸性KMnO₄溶液、NaOH溶液，要求制备过程中不产生有毒气体。请完成由“过滤”后的溶液模拟制备氧化铁的实验步骤：

第一步：氧化：                               ；（填写具体操作）

第二步：沉淀                                ；（填写具体操作）

第三步：分离，洗涤；

第四步：烘干，研磨。

Answer

（共15分）

（1）抑制Fe3+的水解 （1分）

（2）14Fe3+ + FeS2 + 8H2O = 15Fe2+ + 2SO42— + 16H+ （2分）

（3）①偏低（2分） ②偏高（2分）

（4）①KSCN或 （2分）4Fe2＋＋O2＋4H＋＝4Fe3＋＋2H2O （2分）

②a．向溶液中加入过量的酸性高锰酸钾溶液，搅拌 （2分）

b．滴加NaOH溶液，调节溶液为pH为3.2～3.8 （2分）

【解析】

试题分析：（1）酸浸进入溶液中的Fe3+、Al3+易水解，”加入的硫酸可抑制Al3+、Fe3+的水解；

（2）由信息Fe3＋转化为Fe2＋，同时FeS2被氧化为SO42—，在利用氧化还原反应配平方程式：14Fe3++FeS2+8H2O ===15Fe2++2SO42—+16H+；

（3）①若SnCl2不足量，Fe3＋没有完全还原为Fe2+，则测定的Fe3＋量偏低，②若不加HgCl2，溶液中含有Sn2+，也可以被酸性高锰酸钾氧化，消耗的酸性高锰酸钾量偏大，则测定的Fe3＋量偏高。

（4）①检验滤液中含有Fe3＋是KSCN溶液；Fe2+的氧化反应是：4Fe2++O2+4H+ ===4Fe3++H2O；

②a.向溶液中加入过量的酸性高锰酸钾溶液，搅拌；b.滴加NaOH溶液，调节溶液的pH为3.2~3.8，使Fe3+完全沉淀。

考点：化工工艺流程 涉及Fe3+的水解、检验，反应原理及基本操作分析。