Question

4．工业上采用硫铁矿焙烧去硫后的烧渣（主要成分为Fe₂O₃、FeO、SiO₂、Al₂O₃，不考虑其他杂质） 制取七水合硫酸亚铁（FeSO₄•7H₂O），流程如图1：

（1）浸取时，溶液中的Fe²⁺易被空气中的O₂氧化，其离子方程式为4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O．能提高烧渣浸取速率的措施有AC（填字母）．
A．将烧渣粉碎       B．降低硫酸的浓度      C．适当升高温度
（2）还原时，试剂X的用量与溶液pH的变化如图2所示，则试剂X可能是B（填字母）．
A．Fe粉          B．SO₂       C．NaI
还原结束时，溶液中的主要阴离子有SO₄^2-．
（3）滤渣Ⅱ主要成分的化学式为Al（OH）₃；由分离出滤渣Ⅱ后的溶液得到产品，进行的操作是蒸发浓缩、冷却结晶过滤、洗涤、干燥．

Answer 1

分析 烧渣中加入稀硫酸，得到硫酸铁、硫酸亚铁和硫酸铝，二氧化硅不反应，过滤，滤渣Ⅰ为二氧化硅，在滤液中加入试剂X，随着X的加入，溶液pH逐渐减小，X应为SO₂，得到硫酸铝和硫酸亚铁溶液，调节溶液pH，生成氢氧化铝沉淀，滤渣Ⅱ为氢氧化铝，溶液经蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥，可得到FeSO₄•7H₂O，
（1）溶液中的Fe²⁺易被空气中的O₂氧化，提高烧渣浸取速率，可增大固体的表面积，提高反应温度，或增大离子的浓度的方法；
（2）随着X的加入，溶液酸性增强，应通入二氧化硫，被氧化生成硫酸；
（3）由以上分析可知滤渣Ⅱ为氢氧化铝，即Al（OH）₃，溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，可得到FeSO₄•7H₂O．

解答 解：烧渣中加入稀硫酸，得到硫酸铁、硫酸亚铁和硫酸铝，二氧化硅不反应，过滤，滤渣Ⅰ为二氧化硅，在滤液中加入试剂X，随着X的加入，溶液pH逐渐减小，X应为SO₂，得到硫酸铝和硫酸亚铁溶液，调节溶液pH，生成氢氧化铝沉淀，滤渣Ⅱ为氢氧化铝，溶液经蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥，可得到FeSO₄•7H₂O，
（1）溶液中的Fe²⁺易被空气中的O₂氧化，反应的离子方程式为4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O，提高烧渣浸取速率，可增大固体的表面积，提高反应温度，或增大浓度，只有AC符合，
故答案为：4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O；AC；
（2）由以上分析可知，溶液酸性增强，应通入二氧化硫，被氧化生成硫酸，反应后溶液中含有SO₄^2-，
故答案为：B；SO₄^2-；
（3）由以上分析可知滤渣Ⅱ为氢氧化铝，即Al（OH）₃，溶液得到溶质晶体的操作为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，可得到FeSO₄•7H₂O，
故答案为：Al（OH）₃；蒸发浓缩；冷却结晶．

点评 本题考查化学实验制备方案设计，为高频考点，涉及盐类水解、氧化还原反应等知识点，明确反应原理及物质性质是解本题关键，熟悉流程图中发生的反应及基本操作方法，题目难度中等．