Question

以硫酸渣(主要含Fe₂O₃、FeO，杂质为Al₂O₃和SiO₂等)为原料制备铁黄(FeOOH)的一种工艺流程如下：

(1)“酸溶”时加快溶解的方法可以是________。(写出一种)

(2)“还原”过程中主要反应的离子方程式为________。

(3)“氧化”过程中，生成FeOOH的离子方程式为________。

(4)“过滤Ⅱ”所得铁黄在洗涤过程中，检验铁黄表面已洗涤干净的操作是________。

(5)实验测得反应溶液的、温度对铁黄产率的影响如图1、图2所示。

   

①反应温度宜选择________；

②氧化时应控制pH的合理范围是4.5左右，pH过小或过大均会导致铁黄产率较低，其可能原因是________。

Answer

快速搅拌或适当提高酸溶时温度 Fe+2Fe3+=3Fe2+ 取最后一次洗涤滤液，滴加盐酸酸化的BaCl2溶液，若无白色沉淀，说明已洗涤干净 40℃ pH过低导致Fe3+不可能完全转为铁黄，pH过大导致部分Fe3+会转化为Fe(OH)3

【解析】

硫酸渣(主要含Fe2O3、FeO，杂质为Al2O3和SiO2等)加硫酸溶解，金属氧化物转化为金属阳离子，二氧化硅不溶，再加铁粉把铁离子还原为Fe2+，之后进行过滤，滤渣主要为不溶于稀硫酸的二氧化硅，滤液中含有Fe2+和Al3+，滤液中通入空气氧化，同时加入氨水调节pH生成FeOOH沉淀，过滤、洗涤、烘干，得到纯净的FeOOH；

(1)快速搅拌、适当提高酸溶时温度均可以加快溶解的速率；

(2)还原过程主要为铁粉和铁离子的反应，离子方程式为Fe+2Fe3+=3Fe2+；

(3)根据流程可知氧化过程中氧化剂为O2，Fe2+在碱性环境中被氧化成FeOOH，铁元素化合价升高1价，所以反应中Fe2+和O2的系数比为4:1，再结合元素守恒可得离子方程式为；

(4)根据整个流程可知生成的铁黄表面可能附着硫酸铵，所以需要检验铁黄表面是否存在硫酸根来验证铁黄是否洗涤干净，具体操作为：取最后一次洗涤滤液，滴加盐酸酸化的BaCl2溶液，若无白色沉淀，说明已洗涤干净；

(5)①据图可知温度为40℃时铁黄的产率最高，所以温度选40℃；

②pH过低导致Fe3+不可能完全转为铁黄，pH过大导致部分Fe3+会转化为Fe(OH)3，所以pH过小或过大均会导致铁黄产率较低。