Question

8．工业上利用硫酸渣（含Fe²⁺、Fe³⁺的硫酸盐及少量CaO和MgO）制备高档颜料铁红（Fe₂O₃）和回收（NH₄）₂SO₄，具体生产流程如下：

（注：铵黄铁矾化学式为（NH₄）₂Fe₆（SO₄）₄（OH）₁₂）
（1）在废渣溶解操作时，应选用D溶解（填字母）．
A、氨水       B、氢氧化钠       C、盐酸        D、硫酸
（2）物质A是一种氧化剂，工业上最好选用空气（供选择使用的有：空气、Cl₂、MnO₂），其理由是原料来源容易，成本低，不产生污染，不引入杂质．
（3）根据图有关数据，你认为工业上氧化操作时应控制的条件是：溶液温度控制在80℃，pH控制在1.5．

（4）“结晶”反应的化学方程式为3Fe₂（SO₄）₃+2NH₃．H₂O+10H₂O=（NH₄）₂Fe₆（SO₄）₄（OH）₁₂↓+5H₂SO₄．
（5）简述检验“滤液”中含有NH₄⁺的实验方法：取少量滤液于试管中，向试管中加入足量的浓氢氧化钠溶液，加热．用湿润的红色石蕊试纸放在试管口处，红色石蕊试纸变蓝色，说明滤液中含有NH₄⁺．

Answer 1

分析 将废渣溶解，溶解时加入的物质能溶解废渣但不能引进杂质；然后向溶液中加入A，A具有氧化性，能氧化亚铁离子但不能引进新的杂质且原料易得、成本低；然后向溶液中加入氨水，溶液中硫酸铁和氨水反应生成铵黄铁矾，采用过滤方法分离得到铵黄铁矾和滤液；将滤液蒸发浓缩回收硫酸铵；
将铵黄铁矾溶于水得到溶液，然后向溶液中加入氨水，得到氢氧化亚铁沉淀，然后过滤得到滤渣，将滤渣加热得到铁红，
（1）溶解废渣的溶剂能溶解废渣且不能引进新的杂质；
（2）A是氧化剂，具有氧化性，能氧化亚铁离子，但不能引进新的杂质且原料易得、成本低；
（3）相同pH时，温度越高，亚铁离子的氧化率越大；相同温度时，pH越小，亚铁离子的氧化率越大；
（4）硫酸铁和一水合氨反应生成铵黄铁矾和硫酸；
（5）铵根离子和氢氧根离子生成一水合氨，加热生成氨气，氨气能够使湿润的红色石蕊试纸变蓝．

解答 解：将废渣溶解，溶解时加入的物质能溶解废渣但不能引进杂质；然后向溶液中加入A，A具有氧化性，能氧化亚铁离子但不能引进新的杂质且原料易得、成本低；然后向溶液中加入氨水，溶液中硫酸铁和氨水反应生成铵黄铁矾，采用过滤方法分离得到铵黄铁矾和滤液；将滤液蒸发浓缩回收硫酸铵；
将铵黄铁矾溶于水得到溶液，然后向溶液中加入氨水，得到氢氧化亚铁沉淀，然后过滤得到滤渣，将滤渣加热得到铁红，
（1）溶解废渣的溶剂能溶解废渣且不能引进新的杂质，氨水和NaOH不溶解CaO和MgO，稀盐酸能溶解废渣但引进杂质，稀硫酸能溶解废渣且不引进新的杂质，故选D；
（2）A是氧化剂，具有氧化性，能氧化亚铁离子，但不能引进新的杂质且原料易得、成本低，氯气和二氧化锰都具有氧化性，但引进新的杂质且成本高，所以选取空气，
故答案为：空气；原料来源容易，成本低，不产生污染，不引入杂质；
（3）相同pH时，温度越高，亚铁离子的氧化率越大；相同温度时，pH越小，亚铁离子的氧化率越大，根据图知，溶液温度控制在80℃，pH控制在1.5，氧化时间为4小时左右，所以控制的条件是：溶液温度控制在80℃，pH控制在1.5，故答案为：溶液温度控制在80℃，pH控制在1.5；
（4）硫酸铁和一水合氨反应生成铵黄铁矾和硫酸，反应方程式为3Fe₂（SO₄）₃+2NH₃．H₂O+10H₂O=（NH₄）₂Fe₆（SO₄）₄（OH）₁₂↓+5H₂SO₄，
故答案为：3Fe₂（SO₄）₃+2NH₃．H₂O+10H₂O=（NH₄）₂Fe₆（SO₄）₄（OH）₁₂↓+5H₂SO₄；
（5）铵根离子和氢氧根离子生成一水合氨，加热生成氨气，氨气能够使湿润的红色石蕊试纸变蓝，铵根离子的检验方法是：取少量滤液于试管中，向试管中加入足量的浓氢氧化钠溶液，加热．用湿润的红色石蕊试纸放在试管口处，红色石蕊试纸变蓝色，说明滤液中含有NH₄⁺，
故答案为：取少量滤液于试管中，向试管中加入足量的浓氢氧化钠溶液，加热．用湿润的红色石蕊试纸放在试管口处，红色石蕊试纸变蓝色，说明滤液中含有NH₄⁺．

点评 本题考查物质分离和提纯，为高频考点，涉及离子检验、除杂、条件控制、氧化还原反应等知识点，综合性较强，明确流程图中发生的反应及基本操作方法是解本题关键，注意选取试剂时不能引进新的杂质．