Question

2．氧化铁黄（化学式为FeOOH）是一种黄色颜料，工业上用废铁为主要原料生产氧化铁黄的一种工艺流程如下：

（1）氧化铁黄中铁元素的化合价为+3，废铁在反应前常用热的纯碱溶液清洗表面油污，其原理是CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-（写离子方程式）．
（2）氧化过程生成氧化铁黄的化学方程式是4FeSO₄+O₂+8NaOH=4FeOOH+4Na₂SO₄+2H₂O．
（3）上述流程中，检验“洗涤”是否完全的方法是取最后一次洗涤液，加入少量氯化钡溶液，后加入适量稀盐酸，如未观察到白色沉淀，即可证明洗干净．
（4）氧化时应控制pH的合理范围是3.5-4.0，pH过小导致氧化铁黄产率较低的可能原因是PH过低导致氧化铁黄部分溶于酸．
（5）取1g样品进行纯度测试，将其溶解于足量稀盐酸中，后用一定浓度的过量NaOH溶液沉淀其中的铁元素，得到沉淀的质量为Bg，试用所给数据求出产品的纯度$\frac{89B}{107}$$\frac{（\;\;\;\;）}{（\;\;\;\;）}×$100%．

Answer 1

分析 过量废铁加入浓硫酸加热溶解得到硫酸亚铁溶液，加入氢氧化钠溶液通入空气发生氧化还原反应生成氧化铁黄，过滤、洗涤、干燥得到成品氧化铁黄，
（1）废铁表面由防锈的油污，碳酸钠溶液水解显碱性，油脂会在碳酸钠溶液中水解；
（2）流程分析可知过量铁粉和浓硫酸加热反应生成硫酸亚铁，加入氢氧化钠溶液通入空气发生氧化还原反应生成氧化铁黄，结合原子守恒和电子守恒配平书写化学方程式；
（3）检查洗涤液中是否含有硫酸根离子设计实验检验是否洗涤干净；
（4）FeOOH可与酸反应生成盐和水；
（5）FeOOH加入盐酸生成氯化铁，然后加入氢氧化钠反应生成氢氧化铁．

解答 解：过量废铁加入浓硫酸加热溶解得到硫酸亚铁溶液，加入氢氧化钠溶液通入空气发生氧化还原反应生成氧化铁黄，过滤、洗涤、干燥得到成品氧化铁黄，
（1）FeOOH种O为-2价，H为+1价，则Fe为+3价，废铁表面由防锈的油污，碳酸钠溶液水解显碱性，油脂会在碳酸钠溶液中水解，易于洗涤，废铁在反应前常用热的纯碱溶液清洗表面油污，其原理是：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，
故答案为：+3；CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-；
（2）流程分析可知过量铁粉和浓硫酸加热反应生成硫酸亚铁，加入氢氧化钠溶液通入空气发生氧化还原反应生成氧化铁黄，同时生成硫酸钠和水，结合原子守恒和电子守恒配平书写化学方程式为：4FeSO₄+O₂+8NaOH=4FeOOH+4Na₂SO₄+2H₂O，
故答案为：4FeSO₄+O₂+8NaOH=4FeOOH+4Na₂SO₄+2H₂O；
（3）检查洗涤液中是否含有硫酸根离子设计实验检验是否洗涤干净，检验洗涤是否完全的方法是，取少量最后一次的洗涤液于试管中，向其中滴加盐酸酸化的氯化钡溶液，若不产生沉淀，则表明已洗涤干净，否则未洗涤干净，
故答案为：取最后一次洗涤液，加入少量氯化钡溶液，后加入适量稀盐酸，如未观察到白色沉淀，即可证明洗干净；
（4）氧化时应控制pH的合理范围是保证产率最高，此时的PH范围为：3.5～4.0，pH过小导致产率较低是酸性增强，氧化铁黄会溶解于酸中，
故答案为：PH过低导致氧化铁黄部分溶于酸；
（5）FeOOH加入盐酸生成氯化铁，然后加入氢氧化钠反应生成氢氧化铁，
反应的关系式为FeOOH～Fe（OH）₃，
             89      107
             x        Bg
x=$\frac{89B}{107}$g，
则纯度为$\frac{89B}{107}$$\frac{（\;\;\;\;）}{（\;\;\;\;）}×$100%，
故答案为：$\frac{89B}{107}$$\frac{（\;\;\;\;）}{（\;\;\;\;）}×$100%．

点评 本题考查了物质的分离和提纯，为高频考点，侧重于学生的分析能力、实验能力和计算能力的考查，注意把握流程分析判断，主要是物质性质的理解应用，注意实验基本操作的掌握，题目难度中等．