Question

从古至今，铁及其化合物在人类生产、生活中的作用发生了巨大的变化。

(1)现代工业“接触法制硫酸”用黄铁矿(主要成分为FeS₂)为原料。测得硫酸渣的化学成分为：SiO₂约45%，Fe₂O₃约40%，Al₂O₃约10%，MgO约5%。用该废渣制取药用辅料——红氧化铁的工艺流程如下(部分操作和条件略)：

请回答下列问题：

①在步骤i中产生的有毒气体可能有___________________。

②在步骤iii操作中，要除去的离子之一为Al³⁺，若常温时K_sp[Al(OH)₃]=1.0×10^-32，此时理论上将Al³⁺沉淀完全，则溶液的pH为_________(注：c(Al³⁺)≤10^-5mol·L^-1视为沉淀完全)。

③步骤ⅳ中，洗涤沉淀的操作是___________________。

生成FeCO₃的离子方程式是__________________。

(2)氯化铁溶液称为化学试剂中的“多面手”，向氯化铜和氯化铁的混合溶液中加入氧化铜粉末会产生新的沉淀，写出该沉淀的化学式_____________。请用平衡移动的原理，结合必要的离子方程式，对此现象作出解释：______________________。

(3)古老而神奇的蓝色染料普鲁士蓝的合成方法如下：

复分解反应ⅱ的离子方程式是________________________________________。

Answer

CO和SO2 5 沿玻璃棒向过滤器中加蒸馏水至淹没沉淀，静置，待水全部滤出后，再重复2～3次 Fe2++2HCO3－=FeCO3↓+CO2↑+H2O Fe(OH)3 Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+，加入CuO与H+反应生成Cu2+和H2O，降低了H+浓度，使得水解平衡正向移动，生成Fe(OH)3沉淀 3[Fe(CN)6] 4-+ 4Fe3+ = Fe4[Fe(CN)6]3↓

【解析】工业废渣主要含Fe2O3及SiO2、A12O3、MgO等杂质，加煤燃烧可生成CO、SO2等有毒气体，加硫酸后只有二氧化硅不反应，过滤除去二氧化硅，然后调节pH，Fe3+和Al3+完全转化为沉淀，而亚铁离子没有转化为沉淀，向滤液加入碳酸氢铵将溶液中Fe2+转变为碳酸亚铁沉淀，过滤得到碳酸亚铁，需要洗涤、干燥，然后煅烧得到红氧化铁；

（1）①由分析可知，在步骤i中产生的有毒气体可能有CO、SO2等；②常温时Ksp[Al(OH)3]=1.0×10-32，此时理论上将Al3+沉淀完全，c(OH-)=1.0×10-32/10−5mol/L=10-9，则c(H+)=10−14/10−9mol/L=10-5mol/L，pH=5；③洗涤沉淀需要在过滤器中进行，则步骤ⅳ中，洗涤沉淀的操作是沿玻璃棒向过滤器中加蒸馏水至淹没沉淀，静置，待水全部滤出后，再重复2～3次；生成FeCO3的离子方程式是：Fe2++2HCO3－=FeCO3↓+CO2↑+H2O；（2）因为Fe3+会水解产生较多的H+：Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+，加入CuO与H+反应生成Cu2+和H2O，降低了H+浓度，使得水解平衡正向移动，生成Fe(OH)3沉淀；（4）①根据转化关系图可知复分解反应ii的离子方程式为：3[Fe(CN)6]4－+ 4Fe3+ =Fe4[Fe(CN)6]3↓。