Question

【题目】某同学采用硫铁矿焙烧取硫后的烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考虑其他杂质)制取七水合硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)晶体，设计了如下流程：

已知:(1)常温下，金属离子开始沉淀和沉淀完全时的pH 见下表。

	开始形成氢氧化物沉淀的pH	完全形成氢氧化物沉淀的pH
Fe2+	7.0	9.0
Fe3+	1.9	3.2
Al3+	3.3	5.0

(2)七水合硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)的溶解度

温度/℃	10	20	30	40	50
FeSO4·7H2O溶解度(g)	15.5	26.5	32.9	40.2	48.9

(1)溶解烧渣选用足量硫酸，写出Fe2O3与硫酸反应的离子方程式_______________;检验溶液1中含有Fe3+的实验方法是___________________;

(2)固体1是制作单晶硅的主要原料,写出该反应的化学方程式___________________;

(3)试剂X是__________________;固体2是___________________;

(4)加入NaOH溶液控制pH应不超过_________________;

(5)从溶液2中获得晶体的的方法为______________, _____________过滤、洗涤、干燥。

Answer 1

【答案】Fe2O3+ 6H+=2Fe3+ +3H2O取原溶液适量于洁净的小试管中，滴加KSCN溶液，若溶液显红色，则原溶液中含有Fe3+SiO2+C Si+COFeAl（OH）37.0高温溶解冷却结晶

【解析】

烧渣的主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3，烧渣中加入足量酸，其中Fe2O3、Al2O3转化为Fe3+、Al3+进入溶液1中，SiO2与酸不反应，固体1的成分为SiO2；根据流程，从溶液2中能获得FeSO4·7H2O，溶液2中溶质含FeSO4，则试剂X具有还原性，能将Fe3+还原为Fe2+，且不引进新杂质，则试剂X为Fe；根据各金属离子开始沉淀和沉淀完全时的pH，加入NaOH溶液控制pH使Al3+全部转化为Al（OH）3沉淀而除去、Fe2+不形成沉淀，控制的pH范围在5.0~7.0之间；FeSO4·7H2O受热易分解，FeSO4·7H2O的溶解度随着温度的升高明显增大，所以从溶液2中获得FeSO4·7H2O的操作为：蒸发浓缩、冷却结晶，过滤、洗涤、干燥；据此作答。

烧渣的主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3，烧渣中加入足量酸，其中Fe2O3、Al2O3转化为Fe3+、Al3+进入溶液1中，SiO2与酸不反应，固体1的成分为SiO2；根据流程，从溶液2中能获得FeSO4·7H2O，溶液2中溶质含FeSO4，则试剂X具有还原性，能将Fe3+还原为Fe2+，且不引进新杂质，则试剂X为Fe；根据各金属离子开始沉淀和沉淀完全时的pH，加入NaOH溶液控制pH使Al3+全部转化为Al（OH）3沉淀而除去、Fe2+不形成沉淀，控制的pH范围在5.0~7.0之间。

（1）Fe2O3与硫酸反应的化学方程式为Fe2O3+3H2SO4=Fe2（SO4）3+3H2O，离子方程式为Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O。检验Fe3+用KSCN溶液，检验溶液1中含Fe3+的实验方法是：取溶液1适量于洁净的小试管中，滴加KSCN溶液，若溶液显红色，则溶液1中含有Fe3+。

（2）固体1的成分为SiO2，SiO2制作Si的化学方程式为SiO2+2CSi+2CO↑。

（3）试剂X的作用是将Fe3+还原为Fe2+，且不引进新杂质，试剂X为Fe，加入Fe发生的主要反应的离子方程式为Fe+2Fe3+=3Fe2+。根据各金属离子开始沉淀和沉淀完全时的pH，加入NaOH溶液控制pH使Al3+全部转化为Al（OH）3沉淀而除去、Fe2+不形成沉淀，固体2是Al（OH）3。

（4）根据各金属离子开始沉淀和沉淀完全时的pH，加入NaOH溶液控制pH使Al3+全部转化为Al（OH）3沉淀而除去、Fe2+不形成沉淀，控制pH应不超过7.0。

（5）由于FeSO4·7H2O受热易分解，FeSO4·7H2O的溶解度随着温度的升高明显增大，所以从溶液2中获得FeSO4·7H2O的操作为：蒸发浓缩、冷却结晶，过滤、洗涤、干燥。