Question

6．以黄铁矿为原料制硫酸产生的硫酸渣中含Fe₂O₃、SiO₂、Al₂O₃、MgO等，用硫酸渣制备铁红（Fe₂O₃）的过程如图所示：

（1）酸溶过程中为提高铁的浸出率，可采取的措施有适当提高反应温度（增加浸出时间；增大硫酸的浓度；研磨硫酸渣，增大固体表面积）（要求写出一条）．“滤渣A”主要成份的化学式为SiO₂．
（2）还原过程中加入FeS₂的目的是将溶液中的Fe³⁺还原为Fe²⁺，而本身被氧化为H₂SO₄，请完成该反应的离子方程式：FeS₂+14Fe³⁺+8H₂O═15Fe²⁺+2SO₄^2-．
（3）氧化过程中，O₂、NaOH与Fe²⁺反应的离子方程式为4Fe²⁺+O₂+2H₂O+8OH^-=4Fe（OH）₃↓．

沉淀物	Fe（OH）3	Al（OH）3	Fe（OH）2	Mg（OH）2
开始沉淀pH	2.7	3.8	7.6	9.4
完全沉淀pH	3.2	5.2	9.7	12.4

（4）为了确保铁红的质量，氧化过程需要调节溶液的pH的范围是3.2-3.8（几种离子沉淀的pH见表）；滤液B可以回收的物质有（写化学式）Na₂SO₄、Al₂（SO₄）₃、MgSO₄，．

Answer 1

分析 硫酸渣中含Fe₂O₃、SiO₂、Al₂O₃、MgO等，稀硫酸溶解主要除去不与酸反应的SiO₂，再加氢氧化钠调节PH值3.2～3.8主要是使三价铁沉淀，而二价镁，三价铝都不沉淀而被除去，最后洗涤、烘干、研磨使氢氧化铁分解生成氧化铁，从而得到实验目的；
（1）根据影响反应速率的因素来判断；
（2）根据氧化还原反应中的反应物和生成物结合电子守恒来配平来书写化学方程式；
（3）在碱性环境下，亚铁离子可以被氧气氧化为正三价离子，据氧化还原反应中的反应物和生成物结合电子守恒来配平来书写离子方程式；
（4）根据表中离子沉淀所需的pH大小结合流程中滤液B中应是未沉淀离子的硫酸盐和硫酸钠来回答．

解答 解：硫酸渣中含Fe₂O₃、SiO₂、Al₂O₃、MgO等，稀硫酸溶解主要除去不与酸反应的SiO₂，再加氢氧化钠调节PH值3.2～3.8主要是使三价铁沉淀，而二价镁，三价铝都不沉淀而被除去，最后洗涤、烘干、研磨使氢氧化铁分解生成氧化铁，从而得到实验目的；
（1）根据影响反应速率的因素知道：升高温度；增加浸出时间；增大硫酸的浓度；研磨硫酸渣，增大固体表面积均可以提高铁的浸出率，因二氧化硅不与硫酸反应，故“滤渣A”主要成份的化学式为SiO₂；故答案为：适当提高反应温度（增加浸出时间；增大硫酸的浓度；研磨硫酸渣，增大固体表面积等）；SiO₂；
（2）-2价的硫离子具有还原性，FeS₂可以将溶液中的Fe³⁺还原为Fe²⁺，而本身被氧化为硫酸根离子，有关的离子方程式为：FeS₂+14Fe³⁺+8H₂O=15Fe²⁺+2SO₄^2-+16H⁺，故答案为：8；2；16H⁺；
（3）通入空气、加入NaOH可以将溶液中的铁元素充分转化为氢氧化铁沉淀而析出，即4Fe²⁺+O₂+2H₂O+8OH^-=4Fe（OH）₃↓，故答案为：4Fe²⁺+O₂+2H₂O+8OH^-=4Fe（OH）₃↓；
（4）为了确保铁红的质量，氧化过程调节溶液的pH至3.2-3.8，其目的是使Fe³⁺沉淀完全，而其他金属阳离子不生成沉淀，因加入的是氢氧化钠来调节PH，所以滤液B中应是未沉淀离子的硫酸盐和硫酸钠；洗涤未沉淀的离子为Na⁺、Mg²⁺、Al³⁺，故滤液B可以回收的物质有Na₂SO₄、Al₂（SO₄）₃、MgSO₄，故答案为：使Fe³⁺沉淀完全，而其他金属阳离子不生成沉淀．
故答案为：3.2-3.8；Na₂SO₄、Al₂（SO₄）₃、MgSO₄．

点评 本题涉及物质的性质、离子方程式的书写以及元素以及化合物的性质等方面的知识，难度大．