Question

【题目】铁黄是一种重要的颜料，化学式为Fe2O3xH2O，广泛用于涂料、橡胶、塑料、文教用品等工业。实验室模拟工业利用硫酸渣(含Fe2O3及少量的CaO、MgO等) 和黄铁矿粉(主要成分为FeS2) 制备铁黄的流程如下。

回答下列问题：

（1）操作I中为了提高硫酸渣的溶解速率，可采取的措施有_________(答两条即可)。

（2）溶液X中含有的金属离子有Fe3+和_____；溶液X中加入黄铁矿粉后，先发生反应FeS2+H2SO4( 稀)=FeSO4+ H2S↑+S↓，H2S 再将Fe3+还原，其离子方程式为_________。

（3）在溶液Y 中通入空气的目的是______________，再通入NH3后可观察到的现象是__________，若通入NH3后溶液的pH 过高，会影响产品纯度，原因是_________。

（4）操作II中除用到玻璃棒外，还需要的玻璃仪器是________。

（5）若将滤渣Z灼烧产生的尾气通入溶液X 中，充分反应后溶液的pH____(填“增大”、“减小”或“不变”)。

（6）为了测定所制备铁黄Fe2O3xH2O中x的值，用分析天平准确称量m1g样品置于坩埚中加热、冷却后称量；经过重复操作，当达到恒重时，残留固体质量为m2g，则x =______。

Answer 1

【答案】 适当增大稀硫酸浓度、提高反应温度、减小硫酸渣粒径 Mg2+、Ca2+ 2Fe3＋＋H2S＝2Fe2＋＋S↓＋2H＋ 将Fe2＋氧化成Fe3＋ 产生红褐色沉淀 Mg2+转化为Mg(OH)2沉淀，降低产品纯度 烧杯、漏斗 减小

【解析】硫酸渣中含Fe2O3、CaO、MgO等，用稀硫酸溶解，过滤除去不溶物，再加FeS2发生反应FeS2+H2SO4（稀）═FeSO4+H2S↑+S↓，H2S可以将Fe3+还原为Fe2+，过滤分离，滤渣含有S、FeS2等，滤液中含有Fe2+，通入空气将Fe2+氧化成Fe3+，氨气反应得到Fe（OH）3，过滤分离，烘干得到铁黄，溶液W中含有硫酸铵等。

（1）适当增加稀硫酸浓度、提高反应温度、粉碎硫酸渣增大接触面积等，都可提高硫酸渣的溶解速度，故答案为：适当增加稀硫酸浓度、提高反应温度、粉碎硫酸渣增大接触面积；

（2）硫酸渣中含Fe2O3、CaO、MgO都能被硫酸溶解，因此溶液X中含有的金属离子有Fe3+和Mg2+、Ca2+；H2S可以将Fe3+还原为Fe2+，同时生成S，反应离子方程式为：2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+，故答案为：Mg2+、Ca2+；2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+；

（3）根据上述分析，在溶液Y中通入空气可以将Fe2＋氧化成Fe3＋，再通入NH3后，Fe3++3NH3H2O=Fe（OH）3↓+3NH4+；若通入NH3后溶液的pH过高，Mg2+转化为Mg(OH)2沉淀，降低产品纯度，故答案为：将Fe2＋氧化成Fe3＋；产生红褐色沉淀；Mg2+转化为Mg(OH)2沉淀，降低产品纯度；

（4）操作Ⅱ是过滤，除用到玻璃棒外，还需要的玻璃仪器是：烧杯、漏斗，故答案为：烧杯、漏斗；

（5）滤渣Z中含有S、FeS2等，灼烧产生的尾气中含有二氧化硫气体，溶液X中含有的Fe3+能够将二氧化硫氧化生成硫酸，充分反应后溶液的酸性增强，pH减小，故答案为：减小；

（6）结晶水的质量为（m1-m2）g，则=，解得x=，故答案为： 。