Question

以黄铁矿为原料制硫酸产生的硫酸渣中含Fe₂O₃、SiO₂、Al₂O₃、MgO等。实验室模拟工业以硫酸渣制备铁红（Fe₂O₃），过程如下：

（1）硫酸渣的成分中既能与酸又能与碱反应的是         ，写出酸溶过程Fe₂O₃与稀硫酸反应的离子反应方程式：                                       。

（2）生产过程中，为了确保铁红的纯度，氧化过程需要调节溶液的pH的范围是      

（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	2.7	3.8	7.5	9.4
完全沉淀	3.2	5.2	9.7	12.4

（3）滤渣A的主要成分为       ，滤液B含有的主要物质有                       。

（4）如何证明洗涤环节充分洗净                                                。

（5）已知硫酸渣质量为a kg，假设铁红制备过程中铁元素损耗25%，最终得到铁红的质量为b kg，则原来硫酸渣中铁元素质量分数为                           。（用题中所给数据计算并用最简整数比表示结果）

Answer

（1） Al2O3 Fe2O3 + 6H+ ==2Fe3+ + 3H2O

（2）3．2—3．8 （3） SiO2 Na2SO4、MgSO4、Al2（SO4）3

（4）取少许最后一次洗涤滤液，滴入1～2滴Ba（NO3）2溶液，若不出现白色浑浊，表示已洗涤完全（合理即可）

（5）铁红制备过程中铁元素的质量为（b×112/160）÷75%=14b/15，则原来硫酸渣中铁元素质量分数为14b/15a。

【解析】

试题分析：（1）Al2O3为两性氧化物，硫酸渣的成分中属于两性氧化物的是Al2O3；Fe2O3与稀硫酸反应生成Fe2（SO4）3和H2O，离子方程式为：Fe2O3 + 6H+ ==2Fe3+ + 3H2O。

（2）根据题目所给表中数据可以看出，Fe3+完全沉淀而其它离子还未沉淀的pH范围是：3.2—3.8。

（3）硫酸渣中SiO2不与H2SO4反应，所以滤渣A的主要成分为SiO2；加入NaOH调节pH后，Fe3+转化为Fe（OH）3沉淀，其它离子仍为硫酸盐，所以滤液B可以回收的物质有： Na2SO4 Al2（SO4）3 MgSO4

（4）用蒸馏水洗涤沉淀的方法为：沿玻璃棒向漏斗（过滤器）的沉淀加蒸馏水至淹没沉淀，静置使液体自然流出，重复操作数次（3次）至沉淀洗涤干净。

（5）m kg铁红含铁元素：b×112/160, 原来硫酸渣中铁元素质量分数为: b×112/160÷（1-25%）÷a=14b/15a。

考点：本题考查化学工艺流程。