Question

7．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）的过程如下：

（1）酸溶过程中Fe₂O₃与稀硫酸反应的化学方程式为Fe₂O₃+3H₂SO₄═Fe₂（SO₄）₃+3H₂O；
“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-+16H⁺．
（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↓（或Fe²⁺+2OH^-=Fe（OH）₂↓，4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃）．
（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（或之间的数据值）（几种离子沉淀的pH见下表）；滤液B可以回收的物质有（写化学式）Na₂SO₄、Al₂（SO₄）₃、MgSO₄．

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

Answer 1

分析 （1）氧化铁属于碱性氧化物，与酸反应生成盐和水；Fe₂O₃、Al₂O₃、MgO都和硫酸反应，二氧化硅不和酸反应；
（2）根据原子守恒来配平；
（3）NaOH与Fe²⁺反应生成的氢氧化亚铁易被氧化；
（4）根据几种离子沉淀的pH，应选择使Fe³⁺沉淀完全而其他离子不沉淀；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．

解答 解：（1）氧化铁与硫酸反应生成硫酸铁和水，反应的化学方程式为：Fe₂O₃+3H₂SO₄═Fe₂（SO₄） ₃+3H₂O；
硫酸渣中只有二氧化硅不与稀硫酸反应，所以“滤渣A”主要成份的化学式为SiO₂，
故答案为：Fe₂O₃+3H₂SO₄═Fe₂（SO₄） ₃+3H₂O；SiO₂；   
（2）FeS₂ 中的S元素的化合价是-1价，生成物中Fe的化合价是+2价，S的化合价是+6价，整体升高14价，而Fe³⁺的化合价降低1价，根据升降化合价总数相等，所以Fe³⁺的系数是14，则SO₄^2-的系数是2，再根据元素守恒和电荷守恒判断生成物中还有氢离子，其系数为16，则水的系数是8，配平后的反应为：FeS₂+14Fe³⁺+8H₂O═15Fe²⁺+2SO₄^2-+16H⁺，
故答案为：8；2；16H⁺；
（3）Fe²⁺与OH^-反应生成4Fe（OH）₂，Fe（OH）₂不稳定易被氧气氧化为Fe（OH）₃，用化合价升价法配平方程式为：4Fe²⁺+O₂+2H₂O+8OH^-=4Fe（OH）₃↓；（或Fe²⁺+2OH^-=Fe（OH）₂↓，4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃），
故答案为：4Fe²⁺+O₂+2H₂O+8OH^-=4Fe（OH）₃↓（或Fe²⁺+2OH^-=Fe（OH）₂↓，4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃）；
（4）根据几种离子沉淀的pH，使Fe³⁺沉淀完全的PH为3.2，其他离子开始沉淀PH为3.8，因此所选PH因介于3.2和3.8之间；
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：3.2～3.8（或之间的数据值）；Na₂SO₄、Al₂（SO₄）₃、MgSO₄．

点评 本题通过制备铁红考查了物质制备方案的设计及化学实验基本操作方法的综合应用，题目难度中等，明确制备流程及化学实验基本操作方法为解答关键，试题充分考查了学生的分析、理解能力及化学实验能力．