题目内容

【题目】实验室由炼钢污泥(简称铁泥,主要成份为铁的氧化物)制备软磁性材料α-Fe2O3

其主要实验流程如下:

(1)酸浸:用一定浓度的H2SO4溶液浸取铁泥中的铁元素。若其他条件不变,实验中采取下列措施能提高铁元素浸出率的有___________(填序号)

A.适当升高酸浸温度

B.适当加快搅拌速度

C.适当缩短酸浸时间

(2)还原:向酸浸后的滤液中加入过量铁粉,使Fe3+完全转化为Fe2+还原过程中除生成Fe2+外,还会生成___________(填化学式);检验Fe3+是否还原完全的实验操作是______________

(3)除杂:向还原后的滤液中加入NH4F溶液,使Ca2+转化为CaF2沉淀除去。若溶液的pH偏低、将会导致CaF2沉淀不完全,其原因是___________[]

(4)沉铁:将提纯后的FeSO4溶液与氨水-NH4HCO3混合溶液反应,生成FeCO3沉淀。

①生成FeCO3沉淀的离子方程式为____________

②设计以FeSO4溶液、氨水- NH4HCO3混合溶液为原料,制备FeCO3的实验方案:__

FeCO3沉淀需洗涤完全Fe(OH)2开始沉淀的pH=6.5)。

【答案】AB H2 取少量清液,向其中滴加几滴KSCN溶液,观察溶液颜色是否呈血红色 pH偏低形成HF,导致溶液中F-浓度减小,CaF2沉淀不完全 在搅拌下向FeSO4溶液中缓慢加入氨水-NH4HCO3混合溶液,控制溶液pH不大于6.5;静置后过滤,所得沉淀用蒸馏水洗涤2~3次;取最后一次洗涤后的滤液,滴加盐酸酸化的BaCl2溶液,不出现白色沉淀

【解析】

铁泥的主要成份为铁的氧化物,铁泥用H2SO4溶液酸浸得到相应硫酸盐溶液,向酸浸后的滤液中加入过量铁粉将Fe3+还原为Fe2+;向还原后的滤液中加入NH4F使Ca2+转化为CaF2沉淀而除去;然后进行沉铁生成FeCO3,将FeCO3沉淀经过系列操作制得α—Fe2O3;据此分析作答。

(1)A.适当升高酸浸温度,加快酸浸速率,能提高铁元素的浸出率,A选;

B.适当加快搅拌速率,增大铁泥与硫酸溶液的接触,加快酸浸速率,能提高铁元素的浸出率,B选;

C.适当缩短酸浸时间,铁元素的浸出率会降低,C不选;

答案选AB

(2)为了提高铁元素的浸出率,酸浸过程中硫酸溶液要适当过量,故向酸浸后的滤液中加入过量的铁粉发生的反应有:Fe+2Fe3+=3Fe2+Fe+2H+=Fe2++H2还原过程中除生成Fe2+外,还有H2生成;通常用KSCN溶液检验Fe3+,故检验Fe3+是否还原完全的实验操作是:取少量清液,向其中滴加几滴KSCN溶液,观察溶液颜色是否呈血红色,若不呈血红色,则Fe3+还原完全,若溶液呈血红色,则Fe3+没有还原完全,故答案为:H2,取少量清液,向其中滴加几滴KSCN溶液,观察溶液颜色是否呈血红色。

(3)还原后的滤液中加入NH4F溶液,使Ca2+转化为CaF2沉淀,Ksp(CaF2)=c(Ca2+c2(F-),当Ca2+完全沉淀(某离子浓度小于1×10-5mol/L表明该离子沉淀完全)时,溶液中c(F-)至少为mol/L=×10-2mol/L;若溶液的pH偏低,即溶液中H+浓度较大,H+F-形成弱酸HF,导致溶液中c(F-)减小,CaF2沉淀不完全,故答案为:pH偏低形成HF,导致溶液中F-浓度减小,CaF2沉淀不完全。

(4)①将提纯后的FeSO4溶液与氨水—NH4HCO3混合溶液反应生成FeCO3沉淀,生成FeCO3的化学方程式为FeSO4+NH3·H2O+NH4HCO3=FeCO3↓+(NH4)2SO4+H2O[FeSO4+NH3+NH4HCO3=FeCO3↓+(NH4)2SO4],离子方程式为Fe2+++NH3·H2O=FeCO3↓++H2O(或Fe2+++NH3=FeCO3↓+),答案为:Fe2+++NH3·H2O=FeCO3↓++H2O(或Fe2+++NH3=FeCO3↓+)。

②根据题意Fe(OH)2开始沉淀的pH=6.5,为防止产生Fe(OH)2沉淀,所以将FeSO4溶液与氨水—NH4HCO3混合溶液反应制备FeCO3沉淀的过程中要控制溶液的pH不大于6.5FeCO3沉淀需洗涤完全,所以设计的实验方案中要用盐酸酸化的BaCl2溶液检验最后的洗涤液中不含 ;则设计的实验方案为:在搅拌下向FeSO4溶液中缓慢加入氨水—NH4HCO3混合溶液,控制溶液pH不大于6.5;静置后过滤,所得沉淀用蒸馏水洗涤2~3次;取最后一次洗涤后的滤液,滴加盐酸酸化的BaCl2溶液,不出现白色沉淀,故答案为:在搅拌下向FeSO4溶液中缓慢加入氨水—NH4HCO3混合溶液,控制溶液pH不大于6.5;静置后过滤,所得沉淀用蒸馏水洗涤2~3次;取最后一次洗涤后的滤液,滴加盐酸酸化的BaCl2溶液,不出现白色沉淀。

练习册系列答案
相关题目

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网