Question

利用硫酸渣（主要含Fe₂O₃、SiO₂、Al₂O₃、MgO等杂质）制备氧化铁的工艺流程如下：

（1）“酸浸”中硫酸要适当过量，目的是①提高铁的浸出率，②

 

．
（2）“还原”是将Fe³⁺转化为Fe²⁺，同时FeS₂被氧化为SO₄^2-，该反应的离子方程式为

 

．
（3）为测定“酸浸”步骤后溶液中Fe³⁺的量以控制加入FeS₂的量．实验步骤为：准确量取一定体积的酸浸后的溶液于锥形瓶中，加入HCl、稍过量SnCl₂，再加HgCl₂除去过量的SnCl₂，以二苯胺磺酸钠为指示剂，用K₂Cr₂O₇标准溶液滴定，有关反应方程式如下：
2Fe³⁺+Sn²⁺+6Cl^-═2Fe²⁺+SnCl₆^2-，
Sn²⁺+4Cl^-+2HgCl₂═SnCl₆^2-+Hg₂Cl₂↓，
6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺═6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O．
①若SnCl₂不足量，则测定的Fe³⁺量

 

（填“偏高”、“偏低”、“不变”，下同），
②若不加HgCl₂，则测定的Fe³⁺量

 

．
（4）①可选用

 

（填试剂）检验滤液中含有Fe³⁺．产生Fe³⁺的原因是

 

（用离子反应方程式表示）．
②已知部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：

沉淀物	Fe（OH）3	Al（OH）3	Fe（OH）2	Mg（OH）2	Mn（OH）2
开始沉淀	2.7	3.8	7.5	9.4	8.3
完全沉淀	3.2	5.2	9.7	12.4	9.8

实验可选用的试剂有：稀HNO₃、Ba（NO₃）₂溶液、酸性KMnO₄溶液、NaOH溶液，要求制备过程中不产生有毒气体．
请完成由“过滤”后的溶液模拟制备氧化铁的实验步骤：
a．氧化：

 

；
b．沉淀：

 

；
c．分离，洗涤；
d．烘干，研磨．

Answer 1

考点：制备实验方案的设计,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质,铁的氧化物和氢氧化物,铁盐和亚铁盐的相互转变,二价Fe离子和三价Fe离子的检验

专题：电离平衡与溶液的pH专题,几种重要的金属及其化合物

分析：（1）酸浸”中硫酸要适当过量，抑制Fe³⁺的水解；
（2）由信息Fe³⁺转化为Fe²⁺，同时FeS₂被氧化为SO₄^2-，在利用氧化还原反应配平方程式：
（3）①若SnCl₂不足量，Fe³⁺没有完全还原为Fe²⁺，则测定的Fe³⁺量偏低；
②若不加HgCl₂，溶液中含有Sn²⁺，也可以被酸性高锰酸钾氧化，消耗的酸性高锰酸钾氧化偏大，则测定的Fe³⁺量偏高．
（4）①检验滤液中含有Fe³⁺是KSCN溶液；Fe²⁺的氧化反应是被氧气氧化为铁离子；
②a．向溶液中加入过量的酸性高锰酸钾溶液，搅拌；b．滴加NaOH溶液，调节溶液的pH为3.2_^～3.8，使Fe³⁺完全沉淀．

解答： 解：（1）Fe³⁺的水解方程式为Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，酸过量，抑制Fe³⁺的水解；
故答案为：抑制Fe³⁺的水解；
（2）根据题给信息，写出反应物和生成物，因为在酸性环境下反应，则介质为H₂O和H⁺，根据电子得失守恒和离子所带电荷守恒可以写出离子方程式为：14Fe³⁺+FeS₂+8H₂O=15Fe²⁺+2SO₄^2-+16H⁺；
故答案为：14Fe³⁺+FeS₂+8H₂O=15Fe²⁺+2SO₄^2-+16H⁺；
（3）①SnCl₂不足，Fe³⁺没有完全反应，生成的Fe²⁺偏少，则消耗的K₂Cr₂O₇标准溶液体积偏小，则测定的Fe³⁺量偏低；
故答案为：偏低；
②若不加HgCl₂，过量的Sn²⁺也能够被K₂Cr₂O₇氧化，则消耗的K₂Cr₂O₇标准溶液体积偏高，则测定的Fe³⁺量偏高；
故答案为：偏高；
（4）①Fe³⁺与KSCN的络合反应或者Fe³⁺与酚羟基的显色反应均可以用于鉴别．产生Fe³⁺的原因是Fe²⁺被空气中的氧气氧化，反应的离子方程式为：4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O；
故答案为：KSCN或，4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O；
②“过滤”后的溶液中有Fe²⁺、Al³⁺、Mg²⁺以及少量Fe³⁺，首先向溶液中加入过量的酸性高锰酸钾溶液，搅拌，将Fe²⁺完全氧化为Fe³⁺，然后控制pH，只使Fe（OH）₃沉淀，从表格数据可以分析，控制pH为3.2～3.8．故答案为：a．向溶液中加入过量的酸性高锰酸钾溶液，搅拌；b．滴加NaOH溶液，调节溶液为pH为3.2～3.8；

点评：本题考查了物质制备和实验探究方法，物质性质和制备原理的理解应用，实验方案设计，物质分离的方法应用，掌握基础是关键，题目难度中等．