Question

r—Fe₂O₃是一种具有磁性、催化、气敏的纳米材料。一种以硫铁矿烧渣等为原料制备r—Fe₂O₃的流程如下：

(1)下列有关“还原焙烧”工序的说法正确的是_____(填字母)。

a.焦炭应少量，空气应过量

b. 焙烧过程均为吸热反应，需用电炉持续加热反应器

c.“还原焙烧”的主要反应为 3C+2O₂2CO+CO₂、Fe₂O₃+CO2FeO+CO₂

(2)“浸取”前需将焙烧生成的熔体粉碎，其目的是_____________________。

(3)已知三种金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表：

	Fe^3+	Fe^2+	Al^3+
开始沉淀的pH	2.2	7.5	4.1
完全沉淀的pH	3.5	9.5	5.4

则“调pH”时，溶液的pH范围为_______________。

(4)滤渣1的主要成分为_________(填化学式)；“沉铁”时发生反应的离子方程式为___________。

(5)“过滤2”时需用蒸馏水洗涤，能证明沉淀已洗涤干净的方法是_________；沉淀缓慢氧化为铁黄的化学方程式为________________。

Answer

c 加快反应速率和提高原料的浸取率 5.4≤pH<7.5 SiO2、CaSO4、Al(OH)3 Fe2＋＋2NH3·H2O=Fe(OH)2↓＋2NH4＋ 取最后一次洗涤滤液，滴入盐酸酸化的BaCl2溶液，若无白色浑浊现象，则说明已洗涤干净 4Fe(OH)2 +O2==4FeOOH+2H2O

【解析】本题考查化学工艺流程，涉及化学反应原理，（1）a、还原焙烧是利用C和氧气反应生成CO，CO还原金属氧化物，焦炭少点，空气过量，生成CO2，CO2不能还原金属氧化物，故a错误；b、根据a选项的分析，C和氧气反应生成CO，此反应属于放热反应，故b错误；c、发生的反应是3C＋2O2 2CO＋CO2， CaO和Al2O3不与CO反应，CO只能还原Fe2O3，因此反应方程式为Fe2O3＋CO 2FeO＋CO2，故c正确；（2）粉碎固体，其目的增大接触面积，加快反应速率和提高浸出率；（3）浸取后溶液中含有离子是Ca2＋、Fe2＋、Al3＋、H＋，根据表格数据，调节pH，除去Al3＋，但不影响Fe2＋，因此pH的范围是5.4≤pH<7.5；（4）在还原焙烧时SiO2没有反应，SiO2是酸性氧化物，因此在浸取时，不与硫酸反应，因此滤渣1中含有SiO2，CaO＋H2SO4=CaSO4＋H2O，CaSO4微溶于水，滤渣1中有CaSO4，根据(3)，滤渣1中还含有Al(OH)3，综上所述，滤渣1中成分是SiO2、CaSO4、Al(OH)3；沉铁是向滤液中加入氨水，因此离子反应是Fe2＋＋2NH3·H2O=Fe(OH)2↓＋2NH4＋；（5）滤渣上残留的是SO42－、NH4＋等离子，因此证明沉淀洗净，需检验不存在SO42－，不能检验NH4＋，因此量非常少不易观察，具体操作是：取最后一次洗涤滤液，滴入盐酸酸化的BaCl2溶液，若无白色浑浊现象，则说明已洗涤干净；根据信息完成，4Fe(OH)2＋O2=4FeOOH＋2H2O。

点睛：化学工艺流程是高考每年必考内容，主要涉及化学反应原理、实验基本操作等知识，需要结合元素及其化合物的性质，分析清楚每一步的目的是什么，如还原焙烧，应还原金属氧化物，利用焦炭和空气生成CO，用CO还原金属氧化物，CaO和Al2O3通常是用电解方法得到其单质，而SiO2是用焦炭在高温下与SiO2反应，因此CO还原Fe2O3等等。