Question

利用工业炼铜后的炉渣(含Fe₂O₃、FeO、SiO₂、Al₂O₃)，制备无机高分子絮凝剂聚合氯化铝和净水剂高铁酸钠(Na₂FeO₄)。其工艺流程如下(部分操作和条件略)：
Ⅰ．用稀盐酸浸取炉渣，过滤；
Ⅱ．向滤液中加入过量NaClO溶液，调pH约为3，过滤；
Ⅲ．溶液进行减压蒸发等操作,甩干后送入聚合炉中进行高温聚合，……得到聚合氯化铝。
Ⅳ．将Ⅱ中得到沉淀洗涤、干燥,再与NaClO和NaOH反应，生成高铁酸钠。
（1）稀盐酸溶解Fe₂O₃的离子方程式是        。
（2）验证炉渣中含有FeO必要的化学试剂为         。
（3）已知：生成氢氧化物沉淀的pH

物质	Fe(OH)3	Al(OH)3	Fe(OH)2
开始沉淀时	1．5	3．4	6．3
完全沉淀时	2．8	4．7	8．3

 
①步骤Ⅱ中加入过量NaClO，反应的离子方程式是        。
②根据表中数据解释步骤Ⅱ中，调pH约为3的目的是        。
（4）该工业流程存在缺点，在步骤Ⅱ伴随着有氯气产生，此反应方程式是        。
（5）步骤Ⅲ中在减压蒸发与甩干操作之间，还需进行的操作是       。
（6）在步骤Ⅳ中，若该反应生成166 g Na₂FeO₄转移3 mol电子，则参加反应的还原剂和氧化剂的物质的量之比是         。

Answer 1

（1）Fe₂O₃ + 6H⁺ = 2Fe³⁺ + 3H₂O (2分)
（2）稀硫酸、KMnO₄溶液 (或稀盐酸、K₃[Fe(CN)₆]溶液）(2分)
（3）①2Fe²⁺ + ClO^- + 2H⁺ = 2Fe³⁺ +Cl^- + H₂O (2分)
②pH约为3时，Fe²⁺不能形成沉淀，将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，可使铁完全沉淀。 (2分)
（4）ClO^- + Cl^- + 2H⁺ = Cl₂ + H₂O (2分)
（5）浓缩至饱和,冷却结晶(2分)
（6）2 : 3 (1分)

试题分析：（1）稀盐酸溶解Fe₂O₃：Fe₂O₃ + 6H⁺ = 2Fe³⁺ + 3H₂O。
（2）验证FeO先要溶解，是盐酸，在证明Fe²⁺的检验，可用KMnO₄溶液的褪色实验或K₃[Fe(CN)₆]溶液蓝色沉淀实验。
（3）①步骤Ⅱ中加入过量NaClO，将Fe²⁺氧化，2Fe²⁺ + ClO^- + 2H⁺ = 2Fe³⁺ +Cl^- + H₂O。
②根据表中数据解释步骤Ⅱ中，调pH约为3的目的是Fe²⁺不能形成沉淀，将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，可使铁完全沉淀。
（4）在步骤Ⅱ伴随着有氯气产生是因为：ClO^- + Cl^- + 2H⁺ = Cl₂ + H₂O。
（5）步骤Ⅲ中在减压蒸发与甩干操作之间，还需进行的操作是浓缩至饱和、冷却结晶。
（6）在步骤Ⅳ中发生反应，生成166 g Na₂FeO₄转移3 mol电子，3NaClO+4NaOH+2Fe(OH)₃=2Na₂FeO₄+ 3NaCl + 5H₂O。反应则参加反应的还原剂Fe(OH)₃和氧化剂NaClO的物质的量之比是2:3。