Question

7．实验室以蛇纹石酸浸出液（主要含Fe³⁺，还有一定量的Al³⁺、Mn²⁺、Ca²⁺、Mg²⁺等）为原料制备高纯氧化铁，流程如图1：

已知流程中相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH如表：

氢氧化物	Fe3+	Fe2+	Al3+
开始沉淀的pH	1.1	5.8	3.0
沉淀完全的pH	3.2	8.8	5.0

（1）“还原”时，应选择C（填字母）．
A．Zn粉              B．NaClO溶液              C．Fe粉
（2）“滤渣”的主要成分除含有少量MnF₂外，还含有CaF₂、MgF₂（填化学式）．
（3）“沉锰”时，已知：K_sp（MnS）=4.65×10^-14．为确保沉锰完全[即溶液中c（Mn²⁺）＜1.0×10^-6 mol•L^-1]，应保持溶液中c（S^2-）＞4.65×10^-8mol•L^-1mol•L^-1．
（4）“除铝”时，控制溶液pH的范围为5.0～5.8．
（5）“氧化”时，常用酸性K₂Cr₂O₇溶液检测是否残留未被氧化的金属离子，该反应的离子方程式为Cr₂O₇^2-+14H⁺+6Fe²⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O．
（6）“沉铁”时，反应温度为85℃条件下，反应时间和反应终点pH对铁的沉淀率的影响分别如图2所示，则最佳的工艺条件是反应时间30min、终点pH=3.5．

Answer 1

分析 蛇纹石酸浸出液（主要含Fe³⁺，还有一定量的Al³⁺、Mn²⁺、Ca²⁺、Mg²⁺等）加入铁粉还原铁离子为亚铁离子，加入NaF过滤Ca²⁺、Mg²⁺，滤渣为CaF₂、MgF₂和少量MnF₂，滤液为Na⁺、Fe²⁺、Al³⁺、Mn²⁺，加入硫化钠沉淀锰，过滤，滤液为Na⁺、Fe²⁺、Al³⁺，加入氨水调节pH为5.0～5.8沉淀铝离子，过滤，向滤液中加入过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子，再加入氨水沉淀铁离子为氢氧化铁，过滤、洗涤、干燥、煅烧得到氧化铁，据此分析解答．

解答 解：（1）试剂X还原铁离子，不引入杂质，选择铁粉为佳；
故答案为：C；              
（2）加入NaF过滤Ca²⁺、Mg²⁺，滤渣为CaF₂、MgF₂和少量MnF₂；
故答案为：CaF₂、MgF₂；    
（3）已知：K_sp（MnS）=4.65×10^-14，为确保沉锰完全[即溶液中c（Mn²⁺）＜1.0×10^-6 mol•L^-1]，则c（S^2-）＞$\frac{Ksp（MnS）}{c（Mn{\;}^{2+}）}$=$\frac{4.65×1{0}^{-14}}{1.0×1{0}^{-6}}$=4.65×10^-8mol•L^-1；
故答案为：4.65×10^-8mol•L^-1；
（4）根据表中可知，铝离子沉淀完全，但亚铁离子不能沉淀，故pH的范围应为：5.0～5.8；
故答案为：5.0～5.8；
（5）用酸性K₂Cr₂O₇溶液检测是否残留未被氧化的亚铁离子，亚铁离子被氧化为铁离子，离子反应为：Cr₂O₇^2-+14H⁺+6Fe²⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O；
故答案为：Cr₂O₇^2-+14H⁺+6Fe²⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O；
（6）根据图2可知，反应时间30min、终点pH=3.5时，铁的沉淀率较高，时间增长，pH增大，铁的沉淀率变化不大；
故答案为：反应时间30min、终点pH=3.5．

点评 本题考查物质的制备实验及混合物的分离和提纯，为高频考点，把握流程图中每一步发生的反应及操作方法是解本题关键，注意结合题给信息解答，侧重分析与实验能力的考查，题目难度中等．