Question

【题目】以黄铁矿为原料制硫酸产生的硫酸渣中含Fe2O3、SiO2、Al2O3、CaO、MgO 等。现以硫酸渣制备铁红(Fe2O3)，过程如下：

(1) 酸溶过程中Fe2O3与稀硫酸反应的离子方程式是_________________________。

(2) 还原过程中加入FeS2是将溶液中的Fe3+ 还原为Fe2+，而本身被氧化为SO42－，写出有关的离子方程式：__________________________________________。检验Fe3+被完全还原的实验操作和现象是：________________________________________________。

(3) 氧化过程中通入空气和加入NaOH是为了将溶液中的铁元素充分转化为沉淀而析出，写出有关的离子方程式：_____________________________________________。

(4) 生产过程中，为了确保铁红的质量，氧化过程需要调节溶液的pH的范围是_____。

（部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表）

沉淀物	Fe(OH)3	Al(OH)3	Fe(OH)2	Mg(OH)2
开始沉淀	2.7	3.8	7.5	9.4
完全沉淀	3.2	5.2	9.7	12.4

(5) 滤液B可以回收的物质有____________________________________________。

Answer 1

【答案】 Fe2O3 + 6H+ = 2Fe3+ + 3H2O FeS2 + 14Fe3 + + 8H2O = 15Fe2 + + 2SO42－ + 16H+ 取少量试液于试管中，滴入几滴KSCN溶液，若不显红色，则说明Fe3 +已被完全还原 4Fe2 + + O2 + 2H2O + 8OH－= 4Fe(OH)3↓或Fe2++2OH－=Fe(OH)2↓, 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 3.2～3.8 Al2(SO4)3、MgSO4、Na2SO4

【解析】硫酸渣中含Fe2O3、SiO2、Al2O3、MgO等，稀硫酸溶解主要除去不与酸反应的SiO2，加入FeS2将溶液中的Fe3+还原为Fe2+，再加氢氧化钠和空气，调节溶液的pH的范围是3.2～3.8主要是使三价铁沉淀，而二价镁，三价铝都不沉淀，最后洗涤、烘干、研磨使氢氧化铁分解生成氧化铁，从而得到铁红。

(1)氧化铁与硫酸反应生成硫酸铁和水，方程式为：Fe2O3+3H2SO4═Fe2(SO4) 3+3H2O；离子方程式为Fe2O3 + 6H+ = 2Fe3+ + 3H2O，故答案为：Fe2O3 + 6H+ = 2Fe3+ + 3H2O；

(2)FeS2中S元素的化合价从-1价升高到+6价，2个S原子转移14个电子，Fe3+转移1个电子，则二者的计量数之比为1：14，根据S守恒可知SO42-前面的化学计量数为2，根据氧守恒可知H20前面化学计量数为8，根据H守恒可知H+前化学计量数为16，则反应的离子方程式为：FeS2+14Fe3++8H2O═15Fe2++2SO42-+16H+，检验Fe3+被完全还原的实验操作和现象为取少量试液于试管中，滴入几滴KSCN溶液，若不显红色，则说明Fe3 +已被完全还原，故答案为：FeS2 + 14Fe3 + + 8H2O = 15Fe2 + + 2SO42－ + 16H+；取少量试液于试管中，滴入几滴KSCN溶液，若不显红色，则说明Fe3 +已被完全还原；

(3)Fe2+与OH-反应生成4Fe(OH)2，Fe(OH)2不稳定易被氧气氧化为Fe(OH)3，用化合价升价法配平方程式为4Fe2++O2+2H2O+8OH-=4Fe(OH)3↓，故答案为：4Fe2++O2+2H2O+8OH-=4Fe(OH)3↓；

(4)溶液pH＞3.2时Fe3+沉淀完全，溶液pH=3.8时Al3+开始沉淀，故溶液的pH的范围是3.2～3.8，根据几种离子沉淀的pH，如果pH过大，Al3+、Mg2+形成沉淀，使制得的铁红不纯；故答案为：3.2～3.8；

(5)未沉淀的离子为Na+、Mg2+、Al3+，故滤液B可以回收的物质有：Na2SO4、Al2(SO4)3、MgSO4，故答案为：Na2SO4、Al2(SO4)3、MgSO4。