Question

【化学──选修2：化学与技术】

利用硫酸渣（主要含Fe₂O₃、SiO₂、Al₂O₃、MgO等杂质）制备氧化铁的工艺流程如下：

（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⁺。产生Fe³⁺的原因是                （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：

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：

a. 氧化：                ；

b. 沉淀：               ；

c. 分离，洗涤；

d. 烘干，研磨。

Answer

（1）抑制Fe3+的水解

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

（3）①偏低 ②偏高

（4）①KSCN或 4Fe2＋＋O2＋4H＋＝4Fe3＋＋2H2O

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，调节溶液为pH为3.2～3.8

【解析】

试题分析：（1）Fe3＋的水解方程式为Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋，故“酸浸”中硫酸要适当过量，目的是：①提高铁的浸出率，②抑制Fe3+的水解。

（2）根据题给信息确定反应物和生成物，在酸性环境下用H2O和H＋平衡电荷和原子，根据电子得失守恒和离子所带电荷守恒可以写出该反应的离子方程式为14Fe3+ + FeS2 + 8H2O = 15Fe2+ + 2SO42— + 16H+。

（3）①SnCl2不足，Fe3＋没有完全反应，生成的Fe2＋偏少，则消耗的K2Cr2O7标准溶液体积偏小，则测定的Fe3＋量偏低；②若不加HgCl2，过量的Sn2＋也能够被K2Cr2O7氧化，则消耗的K2Cr2O7标准溶液体积偏高，则测定的Fe3＋量偏高。

（4）①Fe3＋与KSCN的络合反应或者Fe3＋与的显色反应均可以用于鉴别。产生Fe3＋的原因是Fe2＋被空气中的氧气氧化，离子方程式为4Fe2＋＋O2＋4H＋＝4Fe3＋＋2H2O。②“过滤”后的溶液中有Fe2＋、Al3＋、Mg2＋以及少量Fe3＋，首先将Fe2＋完全氧化为Fe3＋，然后控制pH，只使Fe(OH)3沉淀，从表格数据可以分析，控制pH为3.2～3.8。故由“过滤”后的溶液模拟制备氧化铁的实验步骤：a. 氧化：向溶液中加入过量的酸性高锰酸钾溶液，搅拌；b. 沉淀：滴加NaOH溶液，调节溶液为pH为3.2～3.8；c. 分离，洗涤；d. 烘干，研磨。

考点：考查化学工艺流程分析。